电动汽车用DC-link电容器热仿真和试验研究

针对一种电动汽车电机控制器所使用的DC-link薄膜电容器,采用有限元分析和试验验证的方法研究其在额定工况条件下的内部温度分布。基于薄膜电容器的尺寸及其在电机控制器中的布置方式,通过有限元方法建立了热仿真的3D模型,重点研究了薄膜电容器在额定工况下的稳态温度分布,并对该电容器在此工况下的实际稳态温度分布进行了验证试验。通过对比仿真分析与试验测试的结果,验证了仿真模型的有效性;利用仿真模型,进一步分析了外置功率母排对薄膜电容器内部温度分布的影响,并通过计算确定了主要的散热流动方向。研究结果为DC-link薄膜电容器的设计及其在电动汽车中的安全工作提供了一定参考。     

碳化硅控制器用高效散热器开发与验证*

针对碳化硅控制器高效散热的需求开发了一款碳化硅控制器用高效散热器.介绍了该高效散热器的结构和工艺设计方案,应用该散热器开发了一款碳化硅控制器,并通过有限元热仿真研究了该散热器在碳化硅控制器中的散热效果.最后制造碳化硅控制器样机进行台架测试,结果表明开发的高效散热器具有良好的散热效果,可满足碳化硅控制器的散热需求,对于电机控制器高效散热具有较重要的工程应用价值.     

高压全膜电力电容器热学数值模拟及实验研究

在设计高压电容器单元时，为了防止温度过高而引起薄膜电容鼓胀、击穿乃至爆炸等危险情况，有必要对其温升进行计算和校核。针对变电站补偿无功所使用的高压全膜电容器组，根据其几何结构与材料参数，设计一种包括热仿真边界条件的热学仿真模型，使用基于有限元方法的瞬态热仿真软件模块进行求解，得到电容器在热稳定状态下的整体温度云图；同时根据仿真结果，进一步分析3台电力电容器共同工作时的温度场分布；最后通过实验验证，研究对比电容器在额定工况下的内外部温度云图。仿真结果表明：电容器外部温度由头部至尾部呈上升后逐渐下降趋势，离底部约三分之一处温度最高，外壳底部温度略高于顶部；3台电容器同时工作时，外壳最高温度高出单台工作下外壁最高温度1.79℃。仿真与实验结果对比证明了建模方法的有效性。     

高压全膜电容器三维温度场数值计算分析

为了获得1.2倍额定电压、环温55°C运行工况下高压全膜电容器内部温度场分布,分析了高压全膜电容器内部结构,建立了高压全膜电容器三维温度场仿真模型,并基于ANSYS Fluent进行求解,得到高压全膜电容器整体温度场分布,仿真结果表明:电容器外壳由头部至尾部温度逐渐升高,外壳顶部温度高于底部,侧卧时心子最热点集中在心子尾段,立放时心子最热点集中在心子中段。     

80 Mvar集合式并联电容器内部温度场数值计算分析

为了获得1.2倍额定电压、环温55℃运行工况下集合式并联电容器内部温度分布,本文运用有限体积法,以集合式并联电容器BAMH126.3/3~(1/2)-80000-1W为研究对象,根据实际真实电容器尺寸,用流体力学仿真软件Fluent建立其三维温度场仿真模型,对其温度分布进行仿真。得到了其整体内部温度场分布,仿真结果表明,集合式并联电容器内部温度由底部至顶部呈上升趋势,且最热点温度位于顶层心子内部,变压器油温度最高点位于散热器顶部,最低点位于散热器底部,为集合式并联电容器散热结构优化设计和内部温度最热点控制提供参考。     

电动汽车用碳化硅控制器开发与测试

针对纯电动汽车对电机控制器的高功率密度需求设计了一款碳化硅控制器。阐述了该碳化硅控制器的总体电气原理设计方案,并对其结构、硬件、软件设计方案进行了详细的分析,提出了基于碳化硅MOSFET模块的碳化硅控制器设计方案,并针对该碳化硅控制器的散热效果进行了仿真研究。最后,对碳化硅控制器样机进行了台架测试验证,测试结果表明,所设计的碳化硅控制器具有良好的控制性能。     

超级电容器恒流充放电热行为分析

从混合动力汽车到电力系统等领域,超级电容器作为储能器件被应用在储能单元中。为了研究超级电容器性能受温度影响的现象,提出了一种超级电容器的三维热模型,并首先用有限元分析法仿真了常温条件下超级电容器恒流充放电过程中的热行为,然后用热电阻实际测量超级电容器充放电过程中内部温度的变化情况,结果表明该模型在中小电流充放电条件下能准确地模拟超级电容器的发热情况,其仿真结果与实验结果较符合。从而可知,在常温下,用中小电流对超级电容器充放电,超级电容器温升≤15°C,其性能是可靠的。     

大功率永磁同步电机磁热耦合分析

本文以一台160kW永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在电磁仿真软件中建立了电机的有限元仿真模型,计算出电机在额定工况运行下的电磁场及铁耗和铜耗的分布情况。将三维模型导入到温度场仿真软件中并计算出各主要部分的体积,结合铁耗和铜耗的计算结果求出电机各主要部分的生热率,进而求出电机在额定工况下稳定运行后电机各部分的温度分布情况。在此基础上对电机进行温升实验,将两者结果进行对比,二者结果基本一致,证明磁热耦合仿真在分析电机内部温度场分布时准确性满足要求。     

电动汽车用开关磁阻电机温度场分析研究

对一台电动汽车用110 k W水冷式12/8极开关磁阻电机工作时的温度场进行数值分析,为其在实际应用中提供可靠理论依据。利用Solid Works软件建立了开关磁阻电机三维实体模型;采用ANSYS Maxwell软件计算了电机在额定状态下的铜耗和铁耗,确定了损耗热源;借助有限元方法对电机三维磁热耦合仿真模型进行了数值分析计算,深入分析了额定运行状态时的电机温度场分布规律。分析结果表明,在额定工况下,电机内部温度符合电机的热设计要求,为该类电机应用在电动汽车上提供了可靠的理论依据。     

车用油冷电机温度场分析

为研究车用油冷电机的温度场,以一台额定功率为50 k W的车用油冷电机为例,基于计算流体力学(CFD)方法建立了电机热仿真模型;通过有限元软件仿真得到了额定工况下的电机内部温度分布规律;搭建电机温升实验平台验证仿真结果的准确性并通过合理设置流体域导热系数方法修正热仿真模型,修正后的温度场仿真结果与实验结果相比误差较小。     

电动汽车牵引用水冷异步电机耦合场分析

基于Ansys多物理场仿真分析平台,对1台车用异步电机进行多物理场耦合分析。仿真电机连续运行在额定工况和峰值工况下的温升和热应力,对电机各部分温度场分布进行深入分析,预测电机峰值工况的最长允许时间。通过热-结构的有限元仿真分析电机内部结构的热应力分布,深入分析转子导条端部与端环焊接位置和机壳与铁心过盈配合面的热应力,校核转子导条端部是否存在开焊的风险,并通过热仿真和应力分析计算机壳与铁心在最高温升工况下不发生滑移或涨开的过盈配合量取值。     

车用永磁同步电机极限变工况温升特性

为了研究电动汽车在极限行驶时,车用永磁同步电机的温度分布和变化规律,提出一种极限变工况的概念。建立了电机全域温度场计算模型,采用有限元法计算了该电机在单工况下的三维温度场,并通过与台架试验数据对比,验证了仿真模型和计算结果的准确性;再对样机在极限变工况下运行时进行温度场仿真计算,得到了电机在极限变工况下的温升特性。     

盘式轮毂电机的绕组等效模型研究

为了研究盘式轮毂电机的温升,建立了盘式轮毂电机的三维有限元(FEM)模型,对盘式轮毂电机的绕组结构进行分析,运用相关的传热学理论对绕组以及绝缘材料等进行建模。文中提出了双层绕组等效模型,并使用该模型计算了盘式轮毂电机的绕组等效导热系数,采用有限元方法对该电机进行了绕组温度场的精确计算。最后,对盘式轮毂电机进行台架试验,通过仿真与试验验证了该模型的准确性。     

高功率密度双驱动控制器开发与验证

针对新型混合动力机电耦合总成系统开发了一款高功率密度双驱动控制器。详细阐述了该控制器的结构设计方案,并对硬件电气原理和软件控制策略进行了介绍,提出了叠层式七通道的冷却设计方案,并通过有限元仿真对双驱动控制器的散热效果进行了热仿真研究。最后,通过制造样机对双驱动电机控制器进行了台架试验,试验结果表明,所设计的双驱动电机控制器具有高效的冷却效果和稳定的控制性能。     

混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机的温升特性分析

针对混合励磁磁通切换直线磁悬浮电动机(HEFSLMSM)的特殊结构,深入分析不同工况下的温升特性。研究HEFSLMSM的结构及其运行原理,建立三维稳态温度场数学模型和边界条件方程。考虑电动机各部分热交换的情况,确定各材料的导热系数以及电动机不同部分的对流换热系数。通过有限元方法计算电动机的铜耗与铁耗,并求出相应的生成热。在有限元软件中计算出自然散热情况下空载及负载时的温度变化。在原模型的基础上进行冷却系统的设计,分别计算安装冷却装置后不同工况下的温度场分布。通过自然风冷和强制水冷条件下的温度对比,证明了冷却装置设置的合理性和可行性。     

真空干泵用屏蔽电机温度场仿真分析与试验

针对真空干泵用屏蔽电机在额定运行过程中温升过高导致绝缘老化,影响机组运行安全的问题,对1台4.5 kW真空干泵用水冷式屏蔽电机的水冷结构进行了设计,并进行了温度场仿真分析和试验。利用机械软件建立了屏蔽电机三维模型,借助有限元分析软件建立屏蔽电机温度场计算的仿真模型,设置热源激励和边界条件,获得了电机内各部件的温度场分布规律,并分析了冷却水流量、水道宽度、水道数及冷却水温对电机温升的影响;搭建试验平台进行温升试验,获得了从冷态起动到温升稳定过程中各部位温度,绘制温度随时间变化特征曲线。温度场分析与试验结果表明该电机设计合理,为后续的真空泵用屏蔽电机温度场分析及冷却系统的选择提供了一定的参考依据。     

一种内置式永磁同步电机设计与性能评估

根据电动汽车在额定工况下的牵引力要求,针对中型商用电动汽车设计了60kW内置式永磁同步电机。首先,根据永磁同步电机理论计算关键尺寸。其次,利用有限元方法FEM)仿真模型分析了永磁体尺寸、偏斜对电机电磁转矩的影响,并计算了电机在不同工作条件下的温度分布、损耗以及工作效率。最后,制造了试验样机并搭建实验平台,在不同工作模式下验证样机性能并与FEM仿真结果进行对比,验证了有限元设计的可行性和准确性,为电动汽车用电机的设计提供理论参考。     

PEM燃料电池性能损耗的多场耦合仿真分析

燃料电池性能受到诸多因素的影响,涉及到温度、湿度、力和电化学等多种物理场,其性能损耗是多物理场耦合作用的结果,而目前大多数的仿真研究没有全面考虑这些因素,并不能准确反映PEM燃料电池实际工作条件下的性能。基于有限元理论,建立质子交换膜燃料电池性能的多物理场模型,同时考虑装配紧固力对燃料电池的变形影响,模拟了在不同装配紧固力下燃料电池电流密度分布、内部气体压力及水分布情况,分析装配紧固力对燃料电池性能的影响及燃料电池变形后接触电阻的变化,为今后PEM燃料电池多场耦合模型的性能影响参数优化研究提供基础。