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车用驱动电机扁线绕组关键问题研究综述

中国电机工程学报 2024年第15期44卷 6181-6198,I0029页

作者：鞠孝伟张凤阁程远刘光伟崔淑梅特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870 哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001

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... 详细信息

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。

关键词：扁线绕组交流损耗冷却设计绕组绝缘 3D打印发展趋势

基于扁线绕组的高效率永磁同步电机的设计与优化

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基于扁线绕组的高效率永磁同步电机的设计与优化

作者：韩常青西安建筑科技大学

学位级别：硕士

受能源及环境问题的影响,纯电动汽车已成为汽车领域主要的发展趋势,对高效率、高功率密度驱动电机的需求日益旺盛。扁线绕组技术的应用使得永磁同步电机各方面的性能得到了极大提升,但同时带来了高速时损耗与发热严重的问题,直接影响了... 详细信息

受能源及环境问题的影响,纯电动汽车已成为汽车领域主要的发展趋势,对高效率、高功率密度驱动电机的需求日益旺盛。扁线绕组技术的应用使得永磁同步电机各方面的性能得到了极大提升,但同时带来了高速时损耗与发热严重的问题,直接影响了电机运行时的效率与安全性。面对纯电动汽车复杂的运行工况,对驱动电机损耗与冷却系统的研究具有重要意义。本文以扁线绕组永磁同步电动机为研究对象,对电机的电磁设计、不同工况下的电磁与热性能、结构优化与冷却系统设计进行了研究分析。首先,对扁线绕组电机的电磁设计进行了分析。根据汽车的整车参数与动力性要求确定了驱动电机的性能参数,设计了电机的结构参数,并对影响电机性能的因素进行了分析。利用Ansys Maxwell建立了电机的二维有限元模型,对空载工况下所设计的扁线绕组电机的性能进行了分析,验证了电机结构设计的合理性。其次,对扁线绕组电机不同工况下的电磁性能与温度分布情况进行了研究。分析了电机内各部件损耗的计算方法。基于扁线绕组电机的特点与二维有限元模型分析的局限性,提出了利用三维有限元模型对扁线绕组电机进行损耗分析。建立了电机的三维有限元模型,对不同工况下电机转矩、损耗的变化规律进行了分析。同时,利用Ansys Workbench的热分析模块研究了电机内部件的温度分布情况。然后,以降低损耗、提高效率为目标对电机的结构参数进行了优化设计。采用参数化分析法对绕组、定子槽和转子等进行了分析,研究了电机结构变化对电机性能影响的变化规律。确定了优化后的电机结构参数,并通过试验验证了优化方案的合理性与可行性。最后,对电机的冷却系统进行了优化。分析了电机内部热量传递的基本原理与温度场分析方法,建立了等效热网络法分析模型,采用磁-热单向耦合法对电机温度场进行分析。根据扁线绕组电机的特点,提出了采用机壳油冷与端部喷淋冷却相结合的优化冷却方案,对影响电机散热能力的因素进行了分析。建立了电机冷却系统的几何模型,对不同工况下稳态温度分布、瞬态温升情况进行了分析,仿真结果表明优化后的冷却系统具有良好的散热效果。

关键词：扁线绕组永磁同步电动机高效率损耗冷却

串并组合式扁线绕组永磁电机交流损耗及温升研究

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串并组合式扁线绕组永磁电机交流损耗及温升研究

作者：郭志鹏哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

电驱动永磁同步电机绕组扁线化是实现电机绕组低损耗、高槽满率的有效途径,也是实现电机轻量化和小型化的主要技术路线之一。针对扁线绕组拓扑结构和磁热问题,本文以一台60k W扁线绕组永磁同步电动机为例,分别对单根以及多股并绕扁线绕... 详细信息

电驱动永磁同步电机绕组扁线化是实现电机绕组低损耗、高槽满率的有效途径,也是实现电机轻量化和小型化的主要技术路线之一。针对扁线绕组拓扑结构和磁热问题,本文以一台60k W扁线绕组永磁同步电动机为例,分别对单根以及多股并绕扁线绕组排布规律,多股并绕扁线绕组连接方式以及不同绕组形式电机温升分布进行研究。首先,对单根扁线绕组和多股并绕扁线绕组的排布规律进行分析,建立不同绕组形式永磁同步电动机的二维、三维场路耦合模型,对永磁同步电动机的绕组电密分布情况进行计算,分析绕组直流损耗、涡流损耗,环流损耗变化规律及其影响因素,为交流损耗抑制提供依据。其次,为了降低多股并绕扁线绕组的环流损耗,提出交叉串并联和错位串并联两种串并组合连接方式,建立串并组合扁线绕组永磁同步电动机的二维有限元场路耦合模型,对交叉串并联扁线绕组以及错位串并联扁线绕组的环流损耗进行计算。对比分析交叉串并联和错位串并联绕组环流损耗的变化规律,揭示错位串并联的连接方式对绕组环流损耗的抑制效果,验证多股并绕扁线绕组串并组合连接方式的有效性。最后,建立不同扁线绕组形式永磁同步电动机的温升计算三维有限元模型,给出不同绕组形式电机各个部件的生热率以及传热系数,对自然冷却下的电机各部件温度分布进行计算。揭示单根扁线绕组、交叉串并联扁线绕组和错位串并联扁线绕组永磁同步电动机的温升分布规律。

关键词：永磁同步电动机扁线绕组串并组合绕组交流损耗温升

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扁线绕组在临近空间低速大扭矩电机中的应用

微特电机 2022年第9期50卷 29-32页

作者：施杨华鞠宇宁杨明杨焕钊钱儿中国电子科技集团公司第二十一研究所上海200233

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。

关键词：扁线绕组临近空间低速大扭矩散热仿真

螺旋桨驱动用低速大扭矩电机扁线绕组应用探索

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微特电机 2024年第10期52卷 26-30,36页

作者：钱儿鞠宇宁刘慧聪赵祥民王洪武中国电子科技集团公司第二十一研究所上海200233

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... 详细信息

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。

关键词：航空器低速大扭矩绕组形式扁线绕组

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电动汽车用扁线绕组电机发展研究

汽车实用技术 2022年第4期47卷 144-148页

作者：马科韩常青张志敏赵南南三门峡速达交通节能科技股份有限公司河南三门峡472000 西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710000

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... 详细信息

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。

关键词：永磁同步电机扁线绕组交流损耗冷却方式

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高速永磁电机用扁线绕组的交流损耗的计算分析

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农业装备与车辆工程 2022年第3期60卷 101-105页

作者：孙宇行上海理工大学机械工程学院上海市200093

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... 详细信息

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。

关键词：扁线绕组高速永磁电机集肤效应交流损耗

新能源汽车电机扁线绕组交流损耗对绕组分布影响研究

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汽车电器 2022年第1期 11-13页

作者：刘天知王莎湖北工业大学工程技术学院电气信息系湖北武汉430068

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... 详细信息

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。

关键词：交流损耗扁线绕组仿真分析绕组分布

油冷式扁线电机油路结构优化设计及温度场计算

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电机与控制学报 2023年第5期27卷 37-45页

作者：谢颖范伊杰蔡蔚辛尉哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

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... 详细信息

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。

关键词：扁线绕组电机损耗油路结构流体场温度场田口法