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| 直流无刷电机具有结构简单、功率密度高、运行可靠等优点，因此在轮毂电机驱动的新能源汽车上得到广泛应用，但在实际运行中也存在发热严重等问题，特别是对于轮毂电机，此问题更为复杂。在解决电机发热问题时，准确地计算电机损耗和内部温度场十分重要。本文选取直流无刷轮毂电机作为研究对象，使用实验和有限元相结合的方法，对上述问题开展了实验与分析。考虑到有限元仿真结果验证的需要，本文利用自行设计的电机实验台，从电-磁-力到损耗再到温度场，分层次进行了多项实验，并对实验结果作了初步分析。电机电磁场仿真的准确与否直接影响到损耗计算结果的好坏，本文利用电磁场有限元分析软件，建立轮毂电机二维电磁场有限元模型，对其电-磁-力参数作了仿真分析，并对模型特性依次分别校验与参数修正，降低了参数不准确带来的影响。电机损耗是电机温升的主要热源，准确地计算电机损耗、分析损耗的产生规律对于分析电机内部温度场十分重要。本文利用有限元通过瞬态磁场仿真计算了电机产生的各个损耗，并结合实验完成了对铁损和铜损的验证。另外，对于所选取的轮毂电机，本文还分析了运行工况对电机损耗的影响，以及在定子槽面积和绕组所通电流不变的前提下定子结构参数对铁损的影响，为未来提高电机效率提供了方向性指引。目前大多数对于电机温度场的研究都是把电机损耗平均施加到各个产热部件，这难免会导致温度场仿真的不准确性。本文在一定假设条件下，利用电磁场有限元软件和多场耦合仿真平台ANSYS Workbench进行电磁场-温度场耦合仿真，获得了与实验结果基本一致的仿真结果，验证了在没有解决多层薄片三维建模的难题之前利用二维模型仿真的有效性。由于仿真过程中用到的部分材料参数不是十分准确，而且电机温度场仿真是在一定假设条件下进行的，因此，今后有必要从参数获取、精细建模等方面，就提高仿真精度开展进一步研究。 |
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