【摘 要】
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近年来,由于国家政策的大力扶持,新能源汽车技术迅速发展。驱动电机作为电动汽车动力系统核心模块,与传统的电励磁电机相比,永磁同步电机具有体积小、重量轻、功率密度高、转矩高、效率高等优点,被视为驱动电机最理想的选择。然而,小体积、高功率密度就意味着高损耗密度,电机过热会导致内部绝缘层破坏和永磁体退磁,为了最大限度地提高永磁同步电机功率密度,提升电机性能,需要在设计阶段考虑电机的散热问题,保证电机的安全
【基金项目】
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国家自然基金项目“复杂电机系统关键基础问题研究”（51637001）； 国家重点研发计划项目“电驱动系统集成设计及控制技术研究”（2018YFB0104900）；
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近年来,由于国家政策的大力扶持,新能源汽车技术迅速发展。驱动电机作为电动汽车动力系统核心模块,与传统的电励磁电机相比,永磁同步电机具有体积小、重量轻、功率密度高、转矩高、效率高等优点,被视为驱动电机最理想的选择。然而,小体积、高功率密度就意味着高损耗密度,电机过热会导致内部绝缘层破坏和永磁体退磁,为了最大限度地提高永磁同步电机功率密度,提升电机性能,需要在设计阶段考虑电机的散热问题,保证电机的安全可靠性。本文针对一台额定功率80k W,峰值功率150k W,峰值转矩1500Nm的电动大巴用水冷永磁同步电机的损耗、温升开展研究。论文的主要工作内容如下:首先,根据电磁场基本理论建立电机二维有限元电磁场模型,仿真计算了电机的各种损耗。然后,通过损耗分离实验测得定子铁耗与铜耗,与仿真结果进行比对,针对误差较大的定子铁耗,分别采用平均比值和粒子群算法对空载铁耗进行校正,并通过绘制效率Map图来验证校正模型的准确性。最后,在Star-ccm+有限元软件搭建电机三维温度场CFD模型,导入热源计算稳态场,通过温升云图分析电机内部温度分布情况;考虑电机电磁材料的温度效应,计算不同材料温度下的损耗值,通过插值法,绘制损耗随温度变化的曲线,将损耗曲线作为热源导入三维温度场电机热模型,间接形成磁-热耦合,求解电机瞬态场温升;并通过实验验证模型准确性。
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