电动车用永磁同步电机转子温度估算
纯电动汽车用永磁同步电机温度场计算
纯电动汽车用永磁同步电机温度场计算
李东和
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2016(044)001
【摘要】以一台额定功率为25 kW的纯电动汽车用永磁同步电机为研究对象,利用集中参数法建立了电机的热网络模型,通过建立其热平衡方程组,计算电机内各零部件的节点温度;同时基于有限体积法,建立了电机的求解域模型,利用Fluent软件计算电机的温度场,并同热网络法求解进行比较.借助于实验平台,对计算结果和实验结果进行对比分析,以验证利用热网络法和有限体积法求解电机温度场的准确性.【总页数】5页(P12-16)
【作者】李东和
【作者单位】辽宁省交通高等专科学校,沈阳110122
【正文语种】中文
【中图分类】TM341;TM351
【相关文献】
1.纯电动汽车用永磁同步电机转矩控制仿真研究 [J], 杨雪静;张青青;王飞雁
2.基于Modelica纯电动汽车用永磁同步电机仿真 [J], 陈承鹤;熊会元;宗志坚;陈业函
3.P2混合动力汽车用永磁同步电机温度场分析 [J], 王淑旺;刘马林;朱标龙;王战春;江曼
4.混合动力汽车用油冷永磁同步电机温度场研究 [J], 杜爱民;张东旭;孙明明;袁峥
正
5.定子铁心采用非晶与硅钢的电动汽车用永磁同步电机温度场分析 [J], 刘瑞芳; 朱健; 曹君慈
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大功率永磁电机温度场数值计算及实测对比
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大功率 永 磁 电机温 度 场数 值 计算 及 实测 对 比
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３ ０ ６ ｆ 疆 金 风 科 技 股 份 有 限 公 司 ， 新 疆 乌鲁 木齐 ８ ０ ２ ） 新 摘 要 ：温 升 是考 核发 电机 的一 个 重要 指标 。本 文 首先对 常 用 的几种 电机 温 升计 算方 法进 行 了介 绍 ；再 以
电动车用永磁无刷直流电机温度场分析与计算的开题报告
电动车用永磁无刷直流电机温度场分析与计算的开题报告一、研究背景及意义随着环保意识的增强和能源危机的加剧，电动车已经成为人们关注的热点之一。
而电动车的核心部件是电机，而在电机中，永磁无刷直流电机因其结构简单、效率高、噪音低等优点，已经成为电动车领域的主流选择。
因此，对于永磁无刷直流电机的研究和开发具有重要的现实意义和应用价值。
在永磁无刷直流电机中，电机温度是影响电机寿命和性能的重要因素之一。
因此，对于电机的温度场分析和计算具有重要的意义。
本课题将以永磁无刷直流电机为研究对象，对其温度场进行分析和计算，从而有效提高电机的寿命和性能，为电动车的发展提供科学的理论支撑。
二、研究内容及方法1. 研究内容（1）对永磁无刷直流电机的结构进行分析和建模（2）建立永磁无刷直流电机的数学模型，并解析其工作原理（3）通过有限元方法对电机的温度场进行分析和计算，探究电机温度场的分布规律和影响因素（4）通过实验验证和分析，对分析结果进行验证和改进2. 研究方法（1）建立永磁无刷直流电机的数学模型，采用电磁场、热场、流场和机械场等多学科交叉方法进行分析（2）通过有限元方法对电机的温度场进行分析和计算，建立电机的三维几何模型，考虑到永磁体的磁学特性等重要因素（3）通过实验对分析结果进行验证和改进，提高分析的准确性和可信度三、研究目标本研究的主要目标是：（1）建立永磁无刷直流电机的数学模型，并解析其工作原理；（2）通过有限元方法对电机的温度场进行分析和计算，探究电机温度场的分布规律和影响因素；（3）通过实验验证和分析，对分析结果进行验证和改进，提高分析的准确性和可信度。
基于Motor-CAD的永磁同步电机的温度场分析
基于Motor-CAD的永磁同步电机的温度场分析发表时间：2019-06-21T15:40:37.110Z 来源：《河南电力》2018年22期作者：徐鹏飞张侨[导读] 由于新能源电动汽车用永磁同步电机要求具有高功率密度，体积小，重量轻以及输出转矩大等特点，这需要电机具有较高的电负荷和磁负荷，然而这些都会产生较高的铜损和铁损，使电机发热过快，温升变高。
（武汉理工大学湖北武汉 430000）摘要：由于新能源电动汽车用永磁同步电机要求具有高功率密度，体积小，重量轻以及输出转矩大等特点，这需要电机具有较高的电负荷和磁负荷，然而这些都会产生较高的铜损和铁损，使电机发热过快，温升变高。
因此，针对永磁同步电机的温度场分析是十分有必要的。
本文以额定功率为80kw的电动客车用永磁同步电机为研究对象，通过热路法对该电机进行了温度场仿真，并通过实验验证了仿真的正确性。
关键词：新能源电动汽车；温度场仿真；热路法一、引言电机内部包括了定子铁芯、转子铁芯、轴、永磁体、绕组、轴承、壳体等部件，这些部件中所用材料、结构等都不尽相同，他们的导热性和产生的热能也不同，想要准确计算电机的各个部件的温升是非常困难的。
而电机的温升又对电机运行的性能影响非常大，当电机的温度过高时，不仅会导致永磁体剩磁密度的下降，甚至永久失磁；而且还会使电机绕组的绝缘层损坏，使电机无法正常运行。
因此电机的温度场仿真是电机生产实践中一个比较重要的环节。
随着电动汽车永磁同步电机的广泛研究，国内外的研究学者对永磁同步电机的温度场也做了大量的研究，文献[1]中对通过建立电机的三维模型对电机不同工况下的温度场进行了分析；文献[2]通过三维流固耦合的方法对高速永磁同步电机做了温度场分析并验证了仿真的正确性。
文献[3]通过新型的有限公式法建立水冷永磁同步电机的温度场数学模型，给出了该方法下的对流散热边界处理和编程实现的方法。
本文将通过Motor-CAD热路仿真软件来对一台额定功率为80kw的永磁同步电机电机损耗和温度场进行分析，并通过实验来验证仿真的正确性。
商务车用高效永磁驱动电机的设计与温度场计算
商务车用高效永磁驱动电机的设计与温度场计算驱动电机作为电动汽车的核心组件,要求其具有较高的功率密度、较宽的调速范围、较大的过载能力等,这些高性能的要求都需要通过对驱动电机及其系统的电磁设计和控制来实现。
在各种车用驱动电机中,内置式永磁驱动电机以其效率高、调速性能好、功率密度高等优势成为车用驱动电机的首选方案。
本文以一台商务车用80kW永磁驱动电机为例,对车用永磁驱动电机的电磁设计、结构性能优化及温度场分析进行了研究,主要包括以下内容:首先,分析车用永磁驱动电机的设计目标,根据永磁电机的设计理论,从电机的d、q轴磁路设计入手,通过理论研究分析了影响永磁电机过载能力、调速范围的因素,计算了永磁驱动电机的定子、转子尺寸。
然后利用有限元电磁场计算软件,建立永磁驱动电机的二维有限元仿真模型,计算电机在空载和带载工况下的电磁性能。
其次,对定子、转子拓扑结构进行优化,从d、q轴电感、凸极率等方面研究不同定、转子磁路结构对电机性能的影响。
首先分析并计算定子参数(齿槽比、齿轭比)变化对电机磁阻转矩、过载能力和弱磁能力的影响;然后又分析计算了转子拓扑结构参数(包括V型磁钢夹角、磁钢宽度、磁钢厚度以及隔磁桥宽度和厚度)对电机峰值转矩和磁钢利用率的影响,进而得到满足设计目标的最优定子、转子拓扑结构,并与优化前的电机性能进行了对比。
然后,依据传热学基本理论,结合电磁场计算的电机损耗值,利用软件建立了电机的热网络仿真模型,计算了电机主要部件在额定稳态工况和峰值瞬态工况下的温升,并与实验测试数据进行了对比分析。
随后,对电机的最大退磁电流,转子受力与变形量进行了仿真和校核计算,均满足预期的设计目标值。
最后,完成了实验样机的制造,并搭建了电机测试实验平台,实测了样机在不同工况下的电机性能和温升数值,并与仿真结果进行了对比,验证了有限元设计的准确性和可行性。
实验结果表明,V型内置式永磁驱动电机具有转矩电流比高、弱磁能力强的优点,在电动汽车的驱动应用中具有很好的应用前景。
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在永磁 同 步 电 机 的 控 制 中，获 取 转 子 温 度 具 有非常重要的意义，主要表现在以下 ３方面［１－３］： ① 电机转子温度过高极有可能造成永磁磁钢不可 逆的退磁，造成电机系统运行安全风险；② 电机转 子磁钢退磁会进一步影响电驱动系统扭矩的计算 精度，造成整车性能控制的偏差；③ 电机转子温度 的精确 估 算 可 以 有 效 增 加 电 机 峰 值 转 矩 持 续 时 间，在提升电机潜能的同时，减少电机定子磁材料 的使用。因此，电 机 转 子 温 度 精 确 估 算 不 仅 能 确 保电机系统 安 全 运 行，还 可 以 提 升 电 机 系 统 驱 动 性能以及降低其制造成本。
ｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｒｏｍ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ ｂｕｉｌｄ ｎｕｍｅｒｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｍｏｔｏｒｔｅｓｔｄａｔａ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｖａｌｉｄａｔｉｏｎｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙｖａｒｉａｂｌｅ
（１．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＣｈａｎｇａｎＮｅｗＥｎｅｒｇｙＶｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２０，Ｃｈｉｎａ； ２．ＣｈａｎｇａｎＦｏｒｄＭａｚｄａＥｎｇｉｎｅＬｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃａｎ ａｖｏｉｄ ｓｅｒｉｏｕｓｄｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ｅ．ｇ．ｉｎｃｒｅａｓｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｍｏｔｏｒｐｅａｋｔｏｒｑｕｅ） ａｓｗｅｌｌａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓｔａｔｏｒｃｏｓｔｆｏｒｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｕｓｅｄｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｗｅ ａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｈｅａｔｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒｅａｃｈｔｈｅｒｍａｌｎｏｄｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｔｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｒｍａｌｍｏｄｅｌｏｆｒｏｔｏｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｒｅａｌｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｈｅａｔｍｏｄｅｌｏｆｉｔｅｒａｔｉｖｅａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｆｏｒｍｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ
ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎＲｏｔｏｒＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＵｓｅｄｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ
ＰＥＮＧＺｈｉｙｕａｎ１，ＤＵＣｈａｎｇｈｏｎｇ１，ＣＨＥＮＪｉａｎ１，ｎｇ２
收稿日期：２０１９－０３－１１
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３０５４７２）；一体化电驱动总成关键技术研究（６７６１２） 作者简介：彭志远，男，博士，高级工程师，主要从事电机系统功能与控制策略开发研究，Ｅｍａｉｌ：４０９８０６５７３＠ｑｑ．ｃｏｍ。
１２
重庆理工大学学报
ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｗｅｏｂｔａｉｎａｆｆｅｃｔｉｖｅｒｕｌｅｏｆ
本文引用格式：彭志远，杜长虹，陈健，等．电 动 车 用 永 磁 同 步 电 机 转 子 温 度 估 算 ［Ｊ］．重 庆 理 工 大 学 学 报 （自 然 科 学 ），２０１９，３３（９）：１１－ １６，７２．
Ｃｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｍａｔ：ＰＥＮＧＺｈｉｙｕａｎ，ＤＵＣｈａｎｇｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＪｉａｎ，ｅｔａｌ．ＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｎＲｏｔｏｒＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＵｓｅｄ ｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ），２０１９，３３（９）：１１－１６，７２．
第 ３３卷 第 ９期
重 庆 理 工 大 学 学 报（自然科学）
２０１９年 ９月
Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．９
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）
Ｓｅｐ．２０１９
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１９．０９．００２
电动车用永磁同步电机转子温度估算
彭志远１，杜长虹１，陈 健１，马永泉１，周安健１，任 勇２
（１．重庆长安新能源汽车科技有限公司，重庆 ４０１１２０； ２．长安福特马自达发动机公司，南京 ２１１１００）
摘 要：电动车用永磁同步电机转子温度精确估算可以防止磁钢永久退磁，同时发挥电机 使用潜能，增加电机峰值转矩持续时间，实现电机定子成本降低。首先分析电机不同工作状态 下各个热节点热量产生及传导机理，构建了电机转子温度模型，然后针对电机系统在不同环境 温度、不同工作状态下的使用需求，提出一种基于系统等效热模型的转子温度实施迭代算法，同 时分析台架试验数据获得环境温度对电机转子温度的影响规律，建立算法中转子温度特性数值 模型。最后通过变化运行工况验证控制算法的正确有效性。实验结果表明：所提出的控制算法 与实测转子温度误差在 １０℃以内，满足估算精度要求。 关 键 词：电动车；永磁同步电机；转子温度；试验 中图分类号：ＴＭ６２３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１９）０９－００１１－０６