配电变压器用漆包铜、铝扁绕组线高温蠕变行为研究

本研究对180级聚酯亚胺漆包铜扁绕组线(QZYB⁃2/180)和180级聚酯亚胺漆包铝扁绕组线(QZYB⁃2/180L)在不同温度和耐受应力条件下的蠕变行为进行了分析。蠕变试验结果表明,当蠕变试验温度为160℃时,通过对铜/铝扁绕组线的耐受应力、蠕变阶段、表面形貌、导体尺寸和电气性能的对比研究可以得到如下结论:①在蠕变试验温度为160℃时,铝扁绕组线的耐受应力明显低于铜扁绕组线;②在蠕变试验温度为160℃、耐受应力为35 MPa条件下,铝扁绕组线的蠕变行为比铜扁绕组线明显;③导体尺寸测试结果表明,相同试验条件下,铝扁绕组线试样截面尺寸收缩比铜扁绕组线试样明显;④直流电阻率计算结果表明,相同试验条件下,铝扁绕组线试样导电性能劣化比铜扁绕组线明显。由此可以推测出,在相同蠕变试验条件下,铝扁绕组线的抗蠕变性能明显劣于铜扁绕组线。

无机复合绝缘扁绕组线的高温环境老化性能研究

对自主研制的耐高温无机复合绝缘扁绕组线的常规性能和高温老化性能进行研究,初步探索高温对无机复合绝缘扁绕组线性能的影响。经测试,扁绕组线的无机复合绝缘材料热失重较小。在600℃温度下老化,无机复合绝缘扁绕组线的击穿电压和绝缘电阻随老化时间的增加先降低,后趋于稳定;导体电阻最终增加率为0.30%。试验结果表明,无机复合绝缘扁绕组线在高温老化后具有较好的耐热和电气稳定性。

螺旋桨驱动用低速大扭矩电机扁线绕组应用探索

针对低空航空器螺旋桨用低速大扭矩推进电机的使用需求,从绕组形式选取方面着手开展圆线方案与扁线方案综合对比分析。结果显示,扁线方案的散热性能更佳,但在设计加工、电磁性能、整机质量和效率方面不及圆线方案。分析结果可为低速大扭矩电机设计者在绕组选型、极槽组合等方面的选取提供参考。

车用驱动电机扁线绕组关键问题研究综述

扁线绕组具有槽满率高、导热性能好和振动噪声低等优点,目前已成为电动汽车驱动电机主流绕组形式之一。然而,随着电动汽车用电驱动系统高频高压化发展,扁线绕组也面临诸多挑战。该文从扁线绕组结构、交流损耗、热和冷却、绝缘和制造工艺等方面,综述电动汽车驱动电机扁线绕组的国内外研究现状。首先,介绍现有扁线绕组拓扑结构及其设计原则,阐明扁线绕组交流损耗产生机理,在此基础上,综述交流损耗计算模型和抑制方法;其次,给出扁线绕组电机的热分布特点,并对不同冷却方案进行对比;然后,基于扁线绕组绝缘问题的研究现状,提出考虑电热应力耦合作用下的扁线绕组高可靠设计方法;最后,结合绕组3D打印制造工艺研究现状,对下一代扁线绕组制造技术进行展望,并指出未来发展方向。

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。

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。

某车用扁线电机端部油冷效果分析及优化

以某款电动汽车用额定功率为230 kW的油冷扁线电机为研究对象,根据相关参数建立分析模型,并进行高速工况下的损耗分析;基于传热学、流体力学以及有限体积法,对原有结构进行仿真计算,结果表明:前、后侧喷油口流速与压力分布不均,导致电机温度场分布不均、温差较大。针对前、后端喷油环喷淋不均、电机内部温差较大的情况,对冷却系统的关键结构参数进行优化设计。然后,计算分析优化后冷却系统的流体场与温度场特性,并与优化前结构进行对比。结果表明:优化后喷油环前、后侧出口速度差与压差更为均衡,定子及其绕组前、后端的温差明显降低,绕组最高温度下降了9.1%,前、后侧端部绕组最大温差降低至优化前的17.3%,电机的整体冷却性能显著提高。

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。

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。

扁线绕组在临近空间低速大扭矩电机中的应用

针对临近空间飞行器推进电机系统的高效率轻量化需求,开展扁线绕组在临近空间低速大扭矩电机中电磁、热仿真分析研究,突破高效率轻量化电机设计等关键技术,通过仿真软件实现相关性能及环境适应性的前期设计。

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。

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。

新能源汽车电机扁线绕组交流损耗对绕组分布影响研究

扁线绕组在新能源驱动电机中广泛应用。本文首先基于有限元仿真分析方法分析扁铜线的交流损耗产生的原理,然后分析扁线绕组交流损耗对绕组分布的影响和扁线绕组不同分布对反电势对称性的影响,最后通过分析不同绕组形式绕组分布来阐述扁线绕组的连接规律。

高速永磁电机用扁线绕组的交流损耗的计算分析

基于电机专业有限元仿真软件JMAG对一例4极、24槽,使用扁线绕组的高速永磁电机进行有限元仿真,并对减少绕组中附加损耗的办法进行探索。结果表明,扁线绕组相对圆线绕组更容易产生集肤效应,且扁线的宽高、层数、槽口高度、气隙尺寸与绕组附加损耗的大小有关。

Optimization and Performance Comparison of Hairpin?Winding PMSM for Electric Vehicles Under Drive Cycle

Aiming at the problem of large AC copper loss caused by skin effects and proximity effects,and low efficiency at high speed of the hairpin-winding permanent magnet synchronous motor(PMSM)for electric vehicles(EVs),this paper firstly established the electromagnetic analytical model of the hairpin winding to calculate AC resistance.And the finite element model(FEM)of the hairpin-winding driving motor is established to calculate the AC characteristic of the hairpin winding at different speeds and temperatures.Then,combining modified particle swarm optimization(MPSO)and FEM,a 60 k W hairpin-winding PMSM is optimized under driving cycle conditions,and the electromagnetic performance and heat dissipation performance are compared with that of the traditional strand-winding motor.Finally,a prototype is made and an experimental platform is built to test the efficiency Map and temperature rise of the hairpin-winding motor over the whole speed range and verify the accuracy of the proposed optimization design method.The results show that the hairpin-winding PMSM not only has higher slot filling rate,high?efficiency range and power density,but also has better heat dissipation performance,which is suitable for application in the field of electric vehicles.