基于磁热耦合扁线电机温升计算及影响因素分析

由于扁线绕组永磁电机具有槽满率高、散热好和绕组端部紧凑等优点,在新能源汽车领域受到广泛关注。以一台额定转速6000r/min的车用扁线绕组永磁同步电机为例,建立一种电磁场和温度场耦合仿真模型,采用单向和双向的耦合温升计算方法,计算损耗作为热源对电机温升的影响,并对仿真结果进行试验验证。同时,采用双向磁热耦合方法探讨在不同运行工况下冷却液流量、种类和入口温度对扁线电机温升的影响规律。结果表明:双向磁热耦合温升计算结果与试验结果更为一致,验证了双向磁热耦合仿真分析结果的准确性。通过计算不同影响因素下各部件的温度分布,在两种工况下随着冷却液流量的不断增加或冷却液入口温度的降低,电机各部件温度下降明显。分别以空气、不同浓度的乙二醇水溶液、冷却油、水作为冷却液时,冷却水的冷却效果最好。

新能源扁线电机hairpin激光焊接头组织与性能分析

以新能源汽车扁线驱动电机为主体,探究了扁线电机制造过程中hairpin连接线的激光焊接工艺。通过焊点金相、高速摄像、拉力测试、硬度测试、扫描电镜等测试手段,验证了扁线电机连接线激光焊的制造工艺可行性和焊接质量可靠性。结果表明:最佳焊接工艺参数为:激光功率3000 W、焊接速度200 mm/s、离焦量0 mm,焊接轨迹为ϕ2.5 mm的圆形、轨迹重复次数为5。无保护气体条件下激光焊接hairpin,焊点内部会出现气孔。能谱测试表明,气孔主要由氧元素引起。金相结果显示,焊点内部气孔率为0.5%,最大气孔直径为0.1 mm。拉力测试表明,拉力可达1414 N,远超标准要求。显微硬度测试结果显示,不同焊接热输入下激光焊hairpin接头焊缝区域和热影响区域均有一定程度的软化现象,但对焊缝区域的软化影响更为明显。

扁线油冷高速电机电磁结构与热场仿真分析

扁线油冷高速电机是一种高效率、高功率密度和高输出转矩的电机,已成为现代电动汽车行业的重要选择。然而扁线电机在高速运行时会产生更多的热量,高温会干扰到电机的正常工作。扁线电机散热的问题成为现代电动汽车的主要研究方向之一。以车用扁线电机为例,比较了扁线电机与圆线电机的电磁设计方式。通过对比分析表明,扁线电机在槽满率、空载磁通密度方面有明显提高,有利于提高电机的效率和功率密度。考虑到扁线电机在高工作频率时损耗较大,发热量高的特点,通过Motor-cad软件对电机进行热场仿真,发现高温部位主要在绕组位置,提高了散热降温的难度。进一步建立三种散热结构模型,分析不同结构的电机散热效果,发现喷油槽散热结构与空心轴喷油散热结构能够有效降低绕组等核心部件的温度,联合采用两种结构进行散热将获得更为有效降温效果。此分析结果可为进一步优化电机结构如水冷机壳的水道、喷油嘴的形状以及控制油雾的喷洒范围和出口流速等,降低电机工作温度提供参考。

永磁同步电机扁线6层定子绕制嵌线技术研究

驱动电机关乎着汽车的动力性能和能源转换效率,永磁同步扁线电机因其大扭矩、恒功率、强磁场等优势逐步成为新能源汽车的首选。文章通过分析扁线多层电机的性能参数,以永磁同步扁线6层定子电机为例,采用叠绕组和波绕组两种绕制方式展开绕组绘制图,对6层定子绕组接线方式进行了细致分析,得出叠绕短距绕制时节省端部用铜,但引接线比较杂乱且最后线圈嵌线较困难;波绕组虽引接线整齐美观,但短距绕制时不能节省端部用铜量,据此解读了扁线电机定子绕组的嵌线技术,力求解决职业院校教学中的难点和汽车维修技术上的难题。

高转速下车用扁线电机交流损耗分析与优化

为降低高转速下扁线电机的交流损耗,提高电机的运行效率,以一台8极48槽扁线永磁同步电机为研究对象,建立扁线电机模型,分析交流损耗的影响规律,并以关键结构参数为变量,提出一种基于响应面设计的遗传算法优化方案,仿真结果表明,高速工况下,电机交流损耗降低约6.8%,各转速下电机效率均有所提升,且高效区间的平均占比提高约7.8%。

电动汽车用扁线异步电机性能分析与计算

随着电动汽车行业的高端化发展,异步电机以其优越的性能特点及成熟的制造工艺,成为电动汽车辅驱电机的首选。为满足高效率、高功率密度、良好的NVH等性能需求,扁线绕组被逐渐应用于电动汽车驱动电机中。为深入研究交流损耗对扁线电机定子铜耗及效率的影响,揭示扁线电机性能较传统圆线电机的优势所在,本文以一台自主设计的峰值功率为140kW的扁线绕组异步电机为研究对象,首先,从数学模型与仿真计算两方面出发,分析了交流损耗的变化规律,并基于考虑交流损耗前、后电机性能的变化情况,说明了扁线绕组的交流损耗是影响电机效率的关键因素之一。在仿真过程中,为缩短仿真耗时,介绍了一种并行瞬态求解算法在异步电机中的应用原理。最后,对具有相同定子槽面积及转子结构的扁线电机与圆线电机的性能进行仿真计算与对比分析,结果表明,与圆线电机相比,扁线电机具有更高的效率、功率密度及更好的热性能等运行特点。

轴向磁通无铁心永磁电机多层矩形扁线绕组涡流损耗解析计算及优化

轴向磁通无铁心永磁电机的定子为无铁心结构,采用扁线绕制的定子绕组盘,具有槽满率高、平整度好、加工简单等特点。但是相对于圆形导线,矩形扁线具有截面积较大、涡流损耗大的缺点,导致电机损耗偏高、效率偏低。该文根据轴向无铁心电机磁场的三维分布特性,针对矩形扁线涡流损耗分布不均匀的特点,推导了定子无铁心扁线绕组特有的涡流损耗快速计算方法。在此基础上,基于涡流损耗的产生机理并以绕组铜耗最小为优化目标,建立了扁线绕组最优参数的求解公式。采用三维有限元软件仿真及样机测试的方法,验证了涡流损耗解析计算方法的有效性和准确性。结果表明,该文提出的涡流损耗计算公式以及导线参数优化方法可以实现扁线绕组的低损耗及电机的高效率,所得结论可为轴向无铁心电机定子绕组的设计及优化提供理论依据。

油冷式扁线电机油路结构优化设计及温度场计算

油冷式扁线电机由于其高功率密度和高转矩密度的特点,被广泛应用于新能源汽车中,成为当今研究的热点。然而其复杂的油路结构可能会使冷却油分配不平衡,致使电机出现局部温度过高问题,严重时会影响整车的安全运行。为研究分析油路结构对于电机温度的影响,以一台额定功率为225 kW的油冷式扁线电机为研究对象,首先根据电机主要参数建立电机的有限元模型,计算分析电机损耗。然后建立电机三维温度场计算模型,求解温度场仿真边界条件,并对电机进行流体场及温度场仿真,基于仿真结果分析油路结构对电机温度场的影响。最后使用田口法优化电机油路结构,使电机内冷却油分配达到平衡,从而解决电机局部温度过高问题,对油冷式扁线电机的油路结构设计具有指导意义。

电动汽车用扁线电机定子绕组损耗分析与优化设计

为了提升扁线绕组电动机的效率,建立了绕组损耗的数学计算模型,分析了不同绕组层数与并联支路数对电机性能的影响,根据损耗产生原理提出绕组换位和改进绕组结构的损耗抑制方法,并分析了不同线型对绕组损耗的影响规律。针对电机常用工况,对不同方案的电机性能和效率进行对比,仿真结果表明,所提出的优化方法可以降低绕组损耗并提高扁线电动机的效率,最后通过试验验证了仿真分析的正确性。

双绕组扁线永磁同步电机不同运行模式下电磁性能研究

为了改善大功率永磁同步电机作为电动车用驱动电机在不同道路情况下的功率分配,提出一种分层结构的双Y移0°式三相定子绕组内置式四层扁线永磁同步电机,将四层绕组大功率扁线永磁同步电机结构按绕组层数分为两个两层绕组小功率电机结构。并对三种绕组结构运行模式下的电磁性能、气隙磁密分布和感应电动势进行比较分析,为大功率多层结构扁线永磁同步电机分配成几个相对较小的功率单元用作电动车驱动电机提供一定借鉴意义。

不同制造工艺对高性能铜合金微细扁线尺寸、组织及性能的影响

通过对滑动拉丝机用微细扁线模具的设计及制造,采用拉制工艺成功制备出厚度(a)小于0.09 mm、宽厚比(b/a)接近8的高性能铜合金扁线导体,导体的抗拉强度、导电率和延伸率分别可达412.8 MPa、97.8%IACS、6.2%。通过尺寸测量、光学显微镜、电子背散射衍射分析(EBSD)、拉力和电阻等试验,研究了拉制法与精轧法两种制备工艺对铜合金微细扁线组织及性能的变化规律。试验结果表明,拉制工艺尺寸控制更精准,且可通过模具设计灵活控制扁线R角类型(圆角型、圆边型),更有利于提升扁线电机的能效,其加工硬化效果较精轧工艺更为缓慢,退火时两种工艺的软化特性有一定差异。

测试方法对AI/PI漆包扁线PDIV测量结果的影响

新能源汽车驱动电机所用的漆包扁线需要测试局部放电起始电压(PDIV),但现有的IEC标准和国家标准对PDIV测试条件没有明确规定,国内电机厂商对漆包线的PDIV性能评估要求各不相同。为了获得漆包线准确的PDIV性能数据,本文详细分析了局部放电测试仪的测试原理,并分析了聚酰胺酰亚胺(AI)漆包扁线和聚酰亚胺(PI)漆包扁线在不同升压速率、判定阈值、样线贴合长度条件下测试方法对PDIV结果的影响。结果表明:以10V/s、10 pC作为测试条件,样线贴合长度超过90 mm时,得到的PDIV值最接近其理论值。若采用高于该条件的升压速率、判定阈值进行测试,所得PDIV结果会显著偏高,结果稳定性也会下降。

车用扁线电机绕组损耗分析与冷却方法设计

车用扁线电机具有体积小、质量轻、功率密度高的特点,但随着车用电机向高速化发展,扁线电机的交流损耗变大,其温升特点不同于传统圆线电机,需要设计与之相适应的冷却方法.首先建立新能源汽车用高速扁线永磁同步电机的二维有限元模型,分析WLTC-3工况下扁线导体的尺寸、层数以及并联支路数对电机交流损耗的影响规律,获得最优的导体尺寸和绕组连接方式.然后在损耗分析的基础上,根据电机的温度场分布,设计了电机槽内油冷的最佳冷却方法,降低了温升,提高了电机运行的可靠性.

扁线电机交流铜耗抑制研究

扁线绕组作为电机绕组,具有槽满率高和直流电阻低的优点,被广泛应用在新能源电动汽车中。但由于邻近效应和集肤效应的存在,扁线绕组会在高频交流电的情况下产生很大的交流铜耗。针对这一问题,首先通过理论研究分析了扁线绕组产生交流铜耗的原因。然后采用有限元仿真的方法,计算了槽内扁线绕组不同排布方式和槽内导体位置对电机交流铜耗的影响,并得出了采用异相换层排布方式的扁线绕组可以有效减小扁线绕组交流铜耗的结论,为类似电机的铜耗优化设计提供参考。

新能源车用扁线电机去漆焊接工艺研究

为推动新能源车用扁线电机技术发展并将其引入大规模生产,对制造工艺链中去漆焊接工艺进行研究。制定一种扁线电机去漆工艺方案,基于产品特性要求,结合去漆效果评价方法,对去漆表面有机物残留度、表面粗糙度、热影响区长度以及焊接拉拔力与有机物残留度相关性进行分析,明确给出去漆质量RFU值限定范围。通过不同扁线漆膜绝缘方案去漆效果对比,采用激光去漆工艺适配多种绝缘方案,减少换型成本投入。通过去漆效果、成本投入、使用维护等多方面综合分析指导实践应用。

铜包铝复合扁线轧制变形行为的数值模拟与实验研究

采用三维刚塑性有限元法,研究铜包铝复合线材由圆断面到扁断面的平辊轧制变形行为及其对主要工艺参数的影响,并对模拟结果进行实验验证。结果表明:铜包铝圆线平辊轧制的宽展率和伸长率与压下率之间存在线性关系;当压下率为17.4%和29.4%时,摩擦因数对铜包铝扁线宽展率的影响很小;当压下率为43%时,随摩擦因数的增加宽展率增大;轧辊直径增大,扁线宽展率呈增大趋势,铜层分布的均匀性提高,但影响较小;在总压下率一定时,采用尽可能少的压下道次可使扁线获得更大的宽展率和更均匀的铜层分布;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性。

变形量对铜包铝复合扁线轧制变形的数值模拟与实验研究

采用刚塑性有限元法,研究了变形量对铜包铝复合棒材由圆断面到扁平断面的轧制变形行为的影响,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明:铜包铝棒材平辊轧制的宽展率和延伸率与压下率之间存在较为明显的线性关系;随压下率的增加,宽展指数先增大后减小,在压下率为40%时达到最大,为1.9;在后续轧制道次中,扁形断面铜包铝复合材料的压下率对轧制延伸变形的影响比宽展变形更显著;有限元计算结果与实验结果具有较好的一致性。

微细扁线材收排线的控制方法

介绍了一种适用于微细扁线材的收排线控制方法。线材在收卷过程中,截面呈扁平形状的线材相对于圆形截面线材,收卷过程对收排线要求更高,现开发了一种收排线机构及控制系统,使排线和收线过程按一定数学关系排列在工字轮上。实践检验,该机构能稳定收卷截面形状扁平的微细线材,并能根据收线辊的长度调节排线行程,线材排列紧密且定位精度高。

电动汽车用扁线绕组电机发展研究

论文首先探讨了电动汽车扁线绕组电机的关键技术和发展趋势,包括扁线绕组的制作工艺、电机的铜耗计算和冷却等技术。其次介绍了扁线绕组电机的特点,并与圆线绕组电机进行了对比,对扁线绕组独特的制作步骤进行了说明。再次介绍了扁线绕组电机在国内外的发展以及应用情况。然后介绍了扁线绕组电机铜耗及其计算方法的研究现状,对应用于扁线绕组电机的不同冷却方法和计算方法进行了阐述,分析了各自的优点。最后给出了扁线绕组电机关键技术解决方法的方向,为新能源汽车技术发展提供一定参考。