关键词：电动汽车;;轮毂电机;;电磁设计;;电磁场;;磁热耦合
摘 要：随着石油资源的逐渐稀缺和环境问题的日益凸显,发展节能环保的电动汽车具有重要意义。驱动电机置于车轮内部的轮毂电机驱动结构形式,有利于电动汽车的电动化、集成化、高效化和空间布置合理化。轮毂电机作为电动汽车动力输出的核心部件,其结构和工作性能要求高,而电磁场及相关电磁特性是电机的关键所在,且由于轮毂电机工作环境的特殊性,温升控制不可忽视。因此,对轮毂电机的电磁结构设计、电磁场和温度场的分析研究具有重要的现实意义。本文分析了电动汽车不同驱动布置结构形式对驱动电机的性能要求,并阐述了电动汽车的驱动原理。分析电动汽车的动力性,根据一般家用轿车的车体结构及其运行要求,并结合轮毂电机的工作要求,确定轮毂电机的类型与主要性能参数。对轮毂电机的主要尺寸、极对数进行分析计算,并根据极对数合理匹配组合电机的槽数。分析电机的绕组层数和转子磁路结构,并对永磁体参数、气隙长度以及电枢槽进行计算与设计。根据分析计算得出的轮毂电机参数,建立电磁场有限元仿真模型。通过对轮毂电机静态磁场仿真分析,验证轮毂电机电磁场有限元仿真模型的正确性。确定边界条件与激励,分别对轮毂电机空载瞬态磁场、额定匀速运动状态下的负载瞬态磁场以及稳定运行状态下的负载瞬态磁场进行仿真分析。结果表明,在整个轮毂电机内部,从整体来看,磁通密度总是沿着远离气隙的径向方向逐渐减小。在轮毂电机的稳定运行过程中,初始启动时刻的电磁转矩大且波动较小,符合轮毂电机驱动启动转矩大的工作要求。对轮毂电机的热源进行理论分析,并在电磁场有限元仿真的基础上,对轮毂电机进行铜损耗、铁心损耗和涡流损耗仿真分析。建立温度场有限元仿真模型,并将热源损耗仿真分析结果耦合到温度场有限元仿真模型中,确定边界条件和给出基本假设,对轮毂电机温度场进行仿真分析,并分析研究了定子轭高对温度场的影响。结果表明,绕组温度在整个轮毂电机温度场分布中最高,定子温度以远离气隙方向整体呈阶梯下降趋势,靠近气隙处以及定子槽周围的温度是整个定子温度的主要分布点。适度增加定子轭高会使轮毂电机温度场的最高温度下降,但当定子轭高增加到某一定值时,继续增加定子轭高对温度场无影响。
内 容：原文可通过湖北省科技信息共享服务平台（http://www.hbstl.org.cn)获取