多物理域耦合求解的轮毂电机温度场

作者：张河山; 徐进; 邓兆祥; 姜艳军轮毂电机场路耦合磁热耦合导热系数温度场

摘要：为研究温度变化对电动汽车用轮毂电机的工作性能和使用寿命的影响,采用场路耦合法将轮毂电机有限元模型与外电路联合求解,建立了包含轮毂电机本体、外部驱动控制电路的联合仿真模型,充分考虑了外部激励中时间谐波电流对磁场的影响.然后,将计算得到的绕组铜耗、定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗以及杂散损耗等作为热源,采用磁热耦合法将其耦合到各部件进行瞬态温度场研究,综合考虑了电机工作过程中其损耗分布在时间和空间位置上的瞬态变化特性,热源损耗与温度场实时精确耦合.详细研究了负载运行时轮毂电机各部件温度随时间的变化情况,以及温度的空间分布特性.多物理域耦合法实现了电磁场与外电路的直接耦合,电磁场与温度场的顺序耦合.最后,对轮毂电机进行台架试验.研究结果表明:仿真计算结果与试验结果在额定工况下温度的最大误差为4.96%,峰值工况下最大误差为10.55%.

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