本文以一台（tái）額（é）定功率為50 kW的車用（yòng）油冷電機（jī）為研（yán）究對象，建立電機熱仿真模（mó）型，通過有限元仿真軟件，得到了電（diàn）機工作在額定工況下的（de）溫度場；搭建電機溫升實驗平台驗證仿真結果（guǒ）的準確性（xìng），並對熱仿真過程進行修正。

1 電機參數與熱仿真模型

1.1 電機參數

本（běn）文（wén）研究對（duì）象為一台額定功率為50 kW的車用永磁同步電機，冷卻方式為直接油冷。電機的基（jī）本參數（shù）如表1所示。

表1 電機的（de）基本參數

1.2 電機物理模（mó）型

由於電機運行過程中發熱主（zhǔ）體為電機定子，而轉（zhuǎn）子發熱小（xiǎo），故本文以電機定子為（wéi）研究對象。在三維軟件中（zhōng）建立電機的三維（wéi）模型如圖1所示，其包（bāo）括電機殼體、定子鐵心、等效繞組（zǔ）及兩根進油管。兩根進油管靠近繞組一側均布11個出油孔，冷卻油（yóu）經兩根進油管進入，直接噴灑在繞組端部；出油口位於電機（jī）左側，左側的油直接由出油口流出；電機（jī）內右側的油經電（diàn）機定轉子間氣隙、定子鐵心與殼體鑲嵌結構間隙，流至電機左側，再由出油口流出。

圖1 電機物理模型

1.3 流體域等效處理

本文將電機內的（de）流體（tǐ）域等（děng）效成一個整體，如圖2所示。流體域中的物質以液態油（yóu）為主，其材料參數先按液態（tài）油設置，後麵再做修正。冷卻油的材料參數如表2所示。

圖2 流體域等效處理圖

表2 冷卻油材料參數

1.4 數學模（mó）型

對所研究的電機三維溫（wēn）度場進行數值分析並建立數學模型。由傳熱學基本（běn）理論知識，設（shè）介質各（gè）向同性，在直角坐標係下求解域內三維瞬態導熱微分方程（chéng）及其邊界條件可表示:

表3 額定工況下的各部分損耗值

2 電機溫度場仿真與分析

(a)求（qiú）解域內電（diàn）機溫度場雲圖

(b)繞組（zǔ）溫（wēn）度場雲圖（tú）

(c)定（dìng）子鐵心溫度（dù）場雲圖

圖3 仿真結果

3 溫升實驗與熱仿真模型修正

3.1 電機溫升實驗（yàn）

圖4 電（diàn）機溫升（shēng）實（shí）驗台

圖5 仿真與實驗溫升對比曲線

3.2 熱仿（fǎng）真模型修正

圖6 修正仿真（zhēn）結果1

圖（tú）7 修正仿真結果（guǒ）2

4 結 語

本文以一台額定功率為50 kW的車（chē）用油冷電機為研究對象，建立電（diàn）機熱仿真模型，通過有（yǒu）限（xiàn）元仿真軟件，得到了（le）電機工作在額定工況下的溫度場；搭建電機溫升實（shí）驗平台驗（yàn）證仿真結果的準確性，並對熱仿（fǎng）真過程進行修正。

1 電機參數與熱仿真模型（xíng）

1.1 電機參數（shù）

本文研究對象為一台額定功率為50 kW的（de）車（chē）用永磁同步電機，冷卻方式（shì）為直接油（yóu）冷（lěng）。電機的基本參數如表1所示。

表1 電機的基本參數

1.2 電機物理模型

由於電機運行過程中發熱主體為電機定子，而轉子發熱小，故本文以電機定子為研究（jiū）對（duì）象。在三維軟件中建立電機的三維模型如圖1所示，其包（bāo）括電機殼體、定子鐵心、等效繞組及兩根進（jìn）油管。兩根進油管（guǎn）靠近繞組一（yī）側均布11個出油孔，冷（lěng）卻油經（jīng）兩根進油管進入，直接噴（pēn）灑在（zài）繞組端（duān）部；出油口位於電（diàn）機左側，左側的油（yóu）直接（jiē）由出油口流出；電機內右側的（de）油經電機定轉子間氣隙、定子鐵心與殼（ké）體（tǐ）鑲嵌（qiàn）結構間隙，流（liú）至電機左側，再由出（chū）油口（kǒu）流出。

圖1 電機物理模（mó）型

1.3 流（liú）體域等效（xiào）處理

本文將電機內的流體域等效成（chéng）一個整體，如圖2所示（shì）。流體域中的物（wù）質以液態油為主，其材料參數先按液態油設置，後麵再做修正。冷卻油的材料參數如表2所示。

圖2 流體域等效處理圖

表2 冷卻油材料參數

1.4 數學模型（xíng）

對所研究的電機三維溫度場進行數值分析並建立數學模型。由傳熱學基本理（lǐ）論知識，設介質各向同性，在直角坐標係（xì）下求解域（yù）內三（sān）維瞬態導熱（rè）微分方程及其邊界條件可表示:

表3 額定工況下的各部分損耗值

2 電機（jī）溫度場仿真與分析

(a)求（qiú）解域內電機溫度場雲圖

(b)繞組溫度場雲圖

(c)定子鐵心溫度場雲圖

圖3 仿真結果

3 溫升實驗（yàn）與熱仿（fǎng）真模型修正

3.1 電機溫升實驗

圖4 電機溫（wēn）升實驗台

圖5 仿真與實驗溫升對比曲線

3.2 熱仿真模型修正

圖6 修正（zhèng）仿真結果1

圖7 修正仿（fǎng）真結果2

4 結 語