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电动汽车用直驱永磁轮毂电机三维温度场分析

2017-05-02李昕涛丁彬城贾田雨贡德鹏

微特电机 2017年5期

李昕涛,丁彬城,贾田雨,贡德鹏

(1.太原科技大学,太原 030024;2.南高齿集团,南京 210012)

0 引 言

轮毂电机直接驱动系统是由电动汽车的车轮内部安装轮毂电机驱动车轮进行同轴转动,省掉了传统汽车变速传动等一系列复杂装置,精简了汽车的机械结构,提高了电动汽车的动力管理能力以及电动汽车的传动效率[1]。一般在电动汽车的设计中,为了实现轮毂电机的高功率密度、高转矩密度,都会将轮毂电机的结构变得很紧凑,安装空间也变得很小。内部定子轮毂结构的外转子式电机,由于定子损耗所产生的热量很难通过热传导传递至轮毂电机的机壳并散发出去,进行空气冷却,导致轮毂电机的机壳内部温度升高。在汽车长时间运行之下,电机产生的损耗几乎都转化成了热能[2],引起电机各部分温度升高。温度过高时,会烧毁绕组绝缘,使永磁体高温退磁,因此电机温升的研究变得至关重要。

1 电机计算模型的确定

1.1 电机物理模型的建立

图1为轮毂电机的三维模型。

(a) 轮毂电机物理模型

(b) 轮毂电机剖视图

电机的基本参数如表1所示。

表1 电机基本参数

1.2 轮毂电机温度场数学模型

电机中的损耗以导磁体的涡流损耗和杂散损耗、绕组线圈的损耗以及机械损耗为主,这些损耗主要存在电机的内部,由铁心和绕组为主,铁心和绕组上产生的热量一方面传导到物体表面和相邻介质,然后再经对流的方式散发到周围介质中去。根据前面的热力学理论基础,在直角坐标系下建立电机的二维热传导表达式,如下:

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