【摘 要】
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扁线电机功率密度大、运行效率高、调速范围广,是新一代高性能车用驱动电机单元。电机损耗包括集肤效应和临近效应产生的绕组交流损耗,绕组固有的直流损耗以及定转子铁耗,上述损耗会使电机温升过高导致转子内磁钢材料性能降低或产生不可逆退磁。因此分析扁线绕组损耗影响因素并准确计算扁线电机温度场对提高电机效率、降低电机温升、保障新能源汽车司乘安全具有重要意义。本文以某企业峰值功率125k W扁线电机为研究对象,分
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扁线电机功率密度大、运行效率高、调速范围广,是新一代高性能车用驱动电机单元。电机损耗包括集肤效应和临近效应产生的绕组交流损耗,绕组固有的直流损耗以及定转子铁耗,上述损耗会使电机温升过高导致转子内磁钢材料性能降低或产生不可逆退磁。因此分析扁线绕组损耗影响因素并准确计算扁线电机温度场对提高电机效率、降低电机温升、保障新能源汽车司乘安全具有重要意义。本文以某企业峰值功率125k W扁线电机为研究对象,分析了导体宽厚比、导体跨层顺序和绕组端部高度等绕组设计参数对扁线绕组损耗和电机温度场的影响。通过对驱动电机典型运行工况输入电流引起的绕组损耗计算分析,研究了电流频率对扁线绕组损耗的影响,得出了绕组交直流损耗比与电流频率正相关的结论。研究了导体宽厚比和导体层位置对绕组交直流损耗的影响,对定子槽内不同层导体损耗进行对比,明确了导体损耗从定子槽口到定子槽底逐渐降低、扁线电机以高转速运行时导体宽厚比越大绕组损耗越小的趋势。绕组损耗与导体宽厚比为非线性关系,该电机导体宽厚比为2.96时产生的绕组损耗最低。计算了驱动电机典型运行工况下扁线绕组和定子的温度场,结合经验公式和工程经验对绕组端面和定子表面的等效换热系数进行修正。对比温度场仿真结果和电机样件台架温升试验数据,结果表明该方法能够较为准确的计算电机稳态和瞬态温度场。研究了导体宽厚比对导体径向损耗分布一致性及导体跨层顺序对电机轴向、径向温度场分布一致性的影响,分析了导体交直流损耗比对电机轴向温度分布的影响规律,得出电机温度场径向分布一致性主要受到各层导体损耗分布一致性影响的结论。最优导体跨层顺序应尽量将从槽口层导体跨至槽底层导体,即最优跨层顺序应为1-6-5-2-3-4,这种导体跨层顺序可优化绕组径向和轴向温度一致性并降低绕组平均温度。
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