电动汽车用永磁电机内部温度的有限元仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义

永磁同步电动机（pmsm）具有效率高、功率密度高、控制性能好等优点，广泛应用于高性能的驱动领域。在电动汽车驱动系统中，要求所使用的永磁同步电机具有高功率密度和高扭矩密度的特点。而在高功率密度和高扭矩密度永磁同步电机的研制过程中发现：电机的温升过高将导致铁心破损、永磁体热稳定性消减和定子绕组绝缘高温破坏，而调查表明，35%至40%的永磁电机都是由于这些问题导致电机寿命减少甚至终止，过高的温度不仅对电机运行的使用寿命而且对电机安全性都存在着一定的隐患。因此分析永磁同步电机转子永磁体涡流损耗、永磁同步电机整体温度分布和转子永磁体温度分布具有十分重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

研究主要针对永磁同步电机转子永磁体涡流损耗和永磁同步电机温度场进行研究。在转子永磁体涡流损耗研究过程中分别利用了基于三维涡流回路的解析分析方法和电磁场二维有限元方法两种方法。基于三维涡流回路的解析分析方法能够在分析过程中快速得到永磁同步电机的转子永磁体涡流损耗值，并且能够保证一定的精度，但是对于永磁同步电机内部的描述采用平均值的方法较为粗糙，无法详细分析转子永磁体内涡流密度在空间的不均与分布和涡流损耗的空间不均匀分布。因此同时采用了电磁场二维有限元方法分析转子永磁体的涡流损耗，电磁场二维有限元方法能够提供永磁同步电机内部电磁场的详细信息，能够得到转子永磁体内涡流密度的具体分布和涡流损耗的具体分布，能够提供更加精确的分析模型，但是需要耗费大量的时间。利用上述两种方法分别分析了气隙磁场空间谐波对于转子永磁体涡流损耗的影响、气隙磁场时间谐波对于转子永磁体涡流损耗的影响和正弦波PWM控制器开关频率对于转子永磁体涡流损耗的影响。 对于永磁同步电机温度场，分别通过集中参数热网络法和温度场有限元方法两个方面进行研究。集中参数热网络法可以在电机设计初始阶段快速地计算电机的温度分布，并且结果的精度可以满足工程实践，但是该方法采用平均温度的假设，无法详细反应电机内部温度梯度的变化。因此，采用了温度场有限元方法进行了比对分析，与集中参数热网络法的结果相比较，温度场有限元方法能够更加详细地描述永磁同步电机内的温度变化，但是需要的计算时间较长。利用上述两种方法研究了永磁同步电机整体温度场和转子温度场的具体分布。分别以内转子大功率永磁同步电机和外转子轮毂永磁同步电机为研究对象。

3. 研究计划与安排

第1-3周：认真阅读任务书，查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告的撰写，并完成至少一篇英文文献的翻译。

第4-5周：利用有限元软件计算内部温度分布。

第6-9周：研究电动汽车不同运动状态下，永磁电机内部的温度分布。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱卫光.电动车辆永磁同步电机转子永磁体涡流损耗及温度场研究[d],北京理工大学，博士论文，2014年

[2] 张洪亮. 永磁同步电机铁心损耗与暂态温度场研究[d]. 博士论文，2010年

[3] 李祥杰；面向损耗模拟的直流无刷轮毂电机内部温度预测研究[d], 吉林大学, 2013