多量酌量解释，汽车能量损耗与汽车质地成正比相干，汽车轻量化是消浸新能源汽车能量损耗，降低行驶里程的紧要要领。新能源纯电动汽车驱动体系每每占汽车总质地的

多量酌量解释，汽车能量损耗与汽车质地成正比相干，汽车轻量化是消浸新能源汽车能量损耗，降低行驶里程的紧要要领。新能源纯电动汽车驱动体系每每占汽车总质地的30%-40%，驱动体系的轻量化是整车轻量化的中心之一。汽车驱动电机是新能源汽车的重点驱动部件，必要正在有限的陈设空间内，餍足汽车各个工况的动力性请求，于是正在更小的空间内，计划高效、安闲、牢靠的高功率密度电机，是告终电机轻量化，消浸汽车能量损耗，必要办理的中心题目。

电机功率密度的降低寻常采用两用处径：1）降低电机转矩密度；2）电机高速化，从这两种途径启航，本文针对电机计划流程中定转子构造计划、电机质料拔取、电机损耗与温升以及电机振动噪声，四个方面临告终电机轻量化，降低电机功率密度和体积密度，举行剖释。

电动汽车功能的优劣，取决于重点部件驱动电机是电动汽车的计划。电动汽车驱动电机的酌量是电动汽车酌量周围最紧要的目标之一。

电动汽车对电机的功能请求是：基速以下具有恒转矩性子和较高的转矩过载倍数，以适合速捷起动、加快、负荷爬坡、屡次起停等请求；基速以上具有宽领域的恒功率性子和较大的弱磁扩速比，以适合最高车速和超车等请求；正在大片面运转领域内效劳最优化，以俭仆能源。

车用新能源驱动电机计划具有整车预留陈设空间小，管事情况极其卑劣的特色，正在新能源电动轿车计划中该特色体现尤为昭彰。古板的稳态电机计划技巧难以餍足电动汽车驱动电机的纷乱请求，不行很好地显示出电动汽车驱动电机的特色。于是，正在车用驱动电机计划中该当充塞研讨过载倍数、弱磁扩速比、高效区等电动汽车驱动电机的特性计划参数，针对电动汽车的差别运转工况对电机计划所带来的影响举行剖释和优化。

别的，正在新能源轿车用驱动电机计划中，还该当依照图1所示的计划流程举行驱动电机计划。遵照永磁同步电动机（PMSM）的功能请求，开始借助于计划软件对电机的几何形势、尺寸及质料拔取举行初始计划取得计划参数，通过有限元技巧举行功能预测揣度。功能预测揣度、功能评估和参数计划之间必要重复从新揣度直到找到最优计划，末了通过样机尝试对驱动电机计划结果举行剖释和验证。

正在电机计划流程中，跟着电机长径比的加众，体积增大，转子体积稳固，转子转动惯量消浸，电机用铜量加众。因为整车计划中驱动电机陈设空间有限，正在餍足整车空间构造的前提下，归纳电机节制体系对电机转动响适时间的请求，合理拔取电机长径比，降低电机功率密度。正在电机计划输入前提下，定子铁芯外径与电机铁芯长度之间的相干弧线所示；电机转子外径与电机铁芯长度之间的相干弧线所示；电机体积与电机铁芯长度之间的相干弧线所示；电机每槽有用体积与电机铁芯长度相干弧线所示。

正在整车计划流程中，永磁同步电机预留陈设空间尺寸为：，为减小电机用铜量，消浸电机本钱，消浸电机体积，同时研讨电机转子动态呼应结果，电机定子外径计划为：235 mm，铁芯长度为160 mm，定子内径为160 mm。正在电机槽极比稳固的处境下，跟着电机极对数的加众，电机定子铁芯轭部用铁量减小，电机体积减小，并因为定子绝缘质料的加众，电机体积减小速率逐步消浸，永磁同步电机定子外径与电机极对数之间的相干弧线所示。

别的，跟着电机极对数的加众，电机输入电流频率加众，电机铁耗加众，效劳消浸，同时降低了对电机节制体系和电机散热体系的请求，正在高速电机计划中，电机极对数寻常拔取较小。遵照节制体系硬件计划和电机温升体系仿真以及样机尝试的根本上，正在节制器输出频率、电机温升限值、效劳答允领域内，合理拔取电机极对数，也许适合降低电机功率密度。从图6中，能够看到正在电机极对数小于5时，电机定子外径随电机极对数蜕变热烈，而正在极对数大于5之后，定子外径蜕变从容，因为电机采用高速低转矩计划，为餍足节制体系有用电流输出频率，同时减低电机中的铁耗，拔取电机极对数为4。正在电机计划中，跟着槽极比的加众，电机定子内径稳固，因为槽内绝缘体积加众，电机外径加众，电机体积变大，端部用铜加众，电机质地加众，然而电机绕组磁动势正弦度加众，电机纹波转矩消浸，转矩脉动减小，铁耗消浸，同时绕组反电势正弦度降低，谐波含量消浸，然而基波绕组因数消浸，电机输出扭矩消浸。电机每极每相槽数与电机定子外径之间的相干弧线所示。合理拔取电机槽极比，调动电机效劳和外性子。

跟着电机槽极比的加众，电机定子齿部宽度减小，定子齿部宽度与电机每极每相槽数之间的相干弧线所示，因为正在电机运转流程中转矩脉动、电磁径向力会导致电机振动，定子齿部过窄会导致定子齿部机器强渡过差，从而导致定子齿部断折。别的，每极每相槽数的加众，会形成定子创设本钱大幅加众，影响电机经济性，定子绕组绕线疾苦，同时为定子槽口宽度优化，减小电机转矩脉动加众局限，从图8也能够看到，跟着每极每相每相槽数加众，电机定子齿部蜕变热烈，于是拔取电机每极每相槽数为2。

正在电机热负荷肯定的处境下，电机计划流程中跟着电负荷的加众，电机转子体积减小，转动惯量消浸，定子外径先减小后加众，同时电机用铜量不绝加众。于是，该当合理拔取电机电负荷，归纳电机铁芯质地和用铜量，告终电机质地最优化，降低电机功率密度。电机定子外径与电负荷相干弧线所示，定子内径与电负荷相干弧线所示，电机每槽有用面积电负荷相干弧线所示。

合理拔取绕线纠葛体例，减小电机端部绕线长度，减小电机长度和用铜量，消浸电机铜损，降低电机效劳，从而减小电机长度，减小电机体积，消浸电机质地，进而较大幅度降低电机功率密度。合理拔取电机绕组纠葛体例，也许降低定子绕组磁势正弦度，减小定子磁势谐波含量，消浸由定子绕组惹起的电机铁耗和电机纹波转矩，降低电机效劳，减小电机振动与噪声。别的，合理拔取电机绕组纠葛体例也许降低电机凸极虑，降低磁阻转矩，减小绕组电流，消浸电机铜耗，降低电机效劳。会合式绕组每相线圈只跨过一个齿距，不与其它相绕组，与古板绕组比拟，也许大幅度减小电机端部长度，然而绕组散热功能差，磁动势谐波含量高，而且与漫衍式绕组比拟，会合式绕组电机凸极率小，磁阻转矩小，绕组电流大。正在高速低转矩电机计划中，电机转速高，绕组电流频率也高，会合绕组计划会减小电机效劳云图高效区比例，于是拔取漫衍式绕组。会合式绕组和漫衍式绕组定子截面图，如图11所示。正弦绕组通过不等距不等匝齐心式漫衍绕组，也许降低电机定子磁势正弦度，减小定子谐波含量，消浸电机纹波转矩，同时也许减小电机端部用铜，减小电机铜损和端部漏抗，降低电机功能并消浸电机创设本钱。然而正在本计划中电机每极每相槽数为2，且正弦绕组正在本质纠葛流程中每槽线圈元件数务必取整数，于是对本电机来说正在正弦绕组和古板短距漫衍绕组比拟对电机功能的影响结果很小，而且正弦绕组绕线和短距漫衍绕组比拟纠葛体例纷乱，于是本计划中电机绕组纠葛体例仍拔取古板正弦漫衍绕组，同时为省略电机磁势谐波分量，采用星形相连体例。本电机绕组漫衍打开图，如图12所示。正在电机计划中，槽口宽度的存正在使得定子与永磁体磁场之间的有用气隙发作极大蜕变，进而负气隙磁导发作热烈蜕变，影响永磁同步电机的走电感，负气隙磁密体现出锯齿状波形，从而产人口槽转矩，使得电机正在运转的流程中，爆发转矩脉动及噪音，影响了新能源汽车的乘坐舒畅性。诈欺电磁仿真软件对电机槽口宽度举行参数化扫描。跟着定子槽启齿宽度加众，电机等效气隙长度加众，绕组走电感减小，电机气隙磁密减小，电机凸极率减小，磁阻转矩诈欺率消浸，弱磁结果消浸，电机转矩密度消浸。然而定子槽启齿宽渡过小，电机绕组嵌线疾苦，正在不影响电机嵌线的根本上适合减小定子槽启齿宽度，有利于电机功率密度的降低。别的，合理拔取电机定子槽启齿宽度，也许正在肯定水准上，减小电机齿槽转矩，消浸电机动摇与噪声。电机走电感与定子槽口宽度相干弧线所示，槽口宽度与气隙磁密及峰值额定功率之比相干弧线所示，槽口宽度与交直轴电感值及其比值相干弧线所示。电机的气隙磁密和峰值功率额定功率之比正在槽口宽度大于2时都对比大；走电感跟着槽口宽度的加众而消浸，而且正在槽口宽度为2.5 mm 之后根基上降到较低程度而且跟着槽口宽度的加众根基趋于不乱；别的槽口宽度对交轴电感和凸极率的影响也是对比大，但对直轴电感的影响对比小，但这三个量都是随槽口宽度的加众显现出消浸的趋向。再从永磁同步电机装置工艺的角度来研讨，槽口宽度该当是拔取大一点。归纳以上各方面成分剖释之后，永磁同步电机的定子槽口宽度拔取为2.4 mm。

正在电机定子槽型构造计划中，应使得电机定子磁途磁阻最优化，定子磁途不存正在磁密奇点，永磁体管事点正在电机运转工况领域内位于最优管事点邻近。同时，定子槽型拔取，应利于电机嵌线，容易电机批量化临盆。为平衡定子轭部各身分磁密，变成匀称扭转磁场，革新轭部和齿部与轭部移交处磁途，并容易嵌放成型绕组，扭转半启齿梯形槽计划，定子槽型如图16所示，电机磁密漫衍图如图17所示。

电机气隙长度正在极大水准上影响电机的功能、牢靠性、装置难度和创设本钱。从永磁同步电机电磁功能上来说，气隙长度越小，电机功率因数变大，电机效劳加众，转矩密度加众，电机弱磁调速领域变宽。然而气隙磁场谐波分量加众，电机容易爆发振动和噪声，同时电机杂散损耗增大，即使气隙长渡过小，就很难保障电机运转时的同轴度，正在电机运转时就容易导致电机扫膛景色，消浸电机运转的牢靠性，同时电机装置难度降低。于是正在气隙长度拔取上，应归纳研讨电机振动、噪声、气隙磁密、杂散损耗以及装置工业和临盆本钱。

从图中能够看到，电机交直轴电感和电机过载才能和电机气隙长度相干亲昵，跟着气隙长度的加众电机直轴电感消浸，但蜕变大大，交轴电感迟缓消浸，电机凸极率消浸。电机磁阻转矩与交直轴电感差值亲昵合系，交直轴电感差值越大，电机磁阻转矩越大，电机效劳越高；同时正在直轴电感足够大的处境下，电机弱磁扩速才能越好。然而过高比例的磁阻转矩容易导致电机转矩脉动较大，对转子构造计划请求较高，于是正在本电机计划被选择电机气隙长度为0.7 mm。电机具有沟通的输出扭矩时，转子永磁体构造体例的拔取和调动，也许正在很大水准上变动电机永磁体用量，降低永磁体功率密度；变动电机交直轴电感，降低电机凸极虑；减小电机气隙谐波含量，革新电机空载反电势谐波含量，消浸电机转矩脉动，减小杂散损耗，进而影响电机功率密度、效劳、温升、振动与噪声、弱磁调速领域以及电机临盆本钱。正在永磁电机转子永磁体构造体例拔取流程中，诀别对表贴式、一字内置式、内置分段式、切向内置式、V型内置式等永磁体构造体例，诈欺电机有限元仿真软件举行计划与仿真，针对永磁体用量、空载反电动势、转矩脉动、电感参数、转矩-速率性子、功率-速率性子、效劳-速率性子和弱磁运转性子几个方面拔取永磁体构造体例，消浸电机临盆本钱，降低电机和永磁体功率密度，革新绕组反电势，降低电机效劳。因为本电机采用高速低转矩电机计划，电机极对数少，每对极的空间很大，切向内置式永磁体构造体例不行阐明其构造上风，于是正在本计划中不予研讨。差别永磁体构造体例构造及磁密漫衍，如图21所示。

永磁体用量是决策永磁电机本钱的要害，于是永磁电机优化计划的方向之一便是消浸电机永磁体用量。差别拓扑构造永磁体用量参数如表1所示，差别拓扑构造永磁电机永磁体转矩密度如表2所示。能够看出 V 型内置式构造永磁体诈欺率最高，即同样转矩计划请求的处境下永磁体应用量起码。

空载反电动势即电机感想电动势，理念的处境下其波形应为正弦波。然而因为永磁体励磁漫衍和绕组计划等因为，使得本质的感想电动势中含有谐波因素，这也是形成电机纹波转矩的紧要因为之一。正在计划中应尽量使永磁体爆发的励磁磁场正在空间中的漫衍依照正弦法则漫衍。差别永磁体拓扑构造正在电机额定转速下电动势如图22所示。

从表3和图22可知，表贴式空载反电势波形最好，V字内置式空载反电势波形最差，谐波总畸变率最高。该表格为永磁电机匀称气隙处境下结果，然而内置式永磁体拓扑构造能够通过众种技巧对电机气隙磁场波形举行优化，个中最简略适用的便是不匀称气隙技巧。履行解释，V字内置式永磁体构造体例，可使永磁体励磁会合，漏磁省略，同时因为高速低转矩计划，电机转子每极空间大，有利于V字构造大凸极率的表示。别的，和表贴式永磁体构造体例向比较，交直轴电感均大幅度降低，电机弱磁领域宽，而且正在很高转速时，还是也许输出较大功率。综上所述，正在本电机计划中，永磁体拓扑构造拔取V字型构造体例，永磁体构造构造参数如图24所示。由永磁同步电机学的表面能够得知，永磁同步电机定子绕组中的互换电正在气隙中爆发的磁动势漫衍近似为正弦漫衍，那么为抵达永磁同步电机产心理念稳定运转转矩的方针，必要转子永磁体正在电机气隙中爆发呈正弦漫衍性子的气隙磁密波形。然而内置式永磁同步电动机本身的磁途性子,电机永磁体正在气隙中爆发的磁密波形并不是程理念的正弦性漫衍，而本质上其波形漫衍近似程梯形漫衍，气隙磁密波形中谐波含量万分众。当永磁同步电机采用古板匀称气隙时3 次、5 次和 7 次谐波含量万分众，如图23所示，高的谐波含量对永磁同步电机的影响辱骂常大的：

为降低气隙磁密基波含量，消浸磁密谐波畸变率，减小电机振动和噪声，减小电机损耗，降低效劳，餍足新能源电动汽车请求，必要进一步对永磁同步电机举行优化，降低气隙磁密和反电势正弦性。到目前为止，正在电机本体计划方面，永磁同步电机（PMSM）气隙永磁磁密波形的优化计划技巧紧要有：（1）对永磁体的形势举行优化，过错是此构造永磁体加工难度加大，创设本钱降低；（2）节制永磁体充磁能量，使其依照正弦法则蜕变，过错是永磁体充磁工艺很难节制，加工极为纷乱；（3）诈欺新型的 Halbach 永磁体阵列构造，这种构造的永磁同步电机气隙永磁磁密波形挨近于正弦性漫衍，然而此构造创设装置工艺万分纷乱，本钱也很高；（4）优化转子构造，采用不匀称气隙，此技巧简略易行，本钱较低。正在本电机计划中，采用不匀称气隙技巧，正在磁极偏情绪论根本上，对永磁体转子磁极外面举行优化，如图24所示。优化后永磁体气隙磁密谐波漫衍，如图25所示，永磁体3次、5次、7次谐波均取得革新。

正在永磁同步电机永磁体槽底部和电机轴外面之间存正在很大的半径差异，存正在较大的优化空间。正在不消浸电机转子机器强度和电机输出功率的条件下，通过电机转子机器强度和磁途仿真和电机尝试，革新转子中减重槽的构造和尺寸，也许正在较大水准上降低电机功率密度。别的，因为该片面不列于电机磁途之内，能够拔取轻量高强度的其它合金质料，进一步告终电机轻量化。正在该永磁同步电机转子铁芯与转轴直接通过键联接，可通过铁芯减重孔的局势对转子举行减重，但减重孔的巨细必要通过强度揣度的局势举行确定。经由ANSYS有限元软件优化计划，最终确定了目前的减重孔巨细和尺寸，如图26转子冲片图所示。该电动永磁同步电机采用20CrMnTi质料，毛坯锻制。20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢每每为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上众用其创设传动齿轮，是中淬透性渗碳钢CrMnTi 钢，其淬透性较高，正在保障淬透处境下，希罕具有较高的低温攻击韧性。20CrMnTi具有优良的加工性，加工变形微细，抗疲困功能相当好。电机轴应力云图和主轴总变形云图，诀别如图27、28所示。80kw纯电动永磁同步电机转子铁芯通过圆螺母及止动垫圈并紧正在轴上，减小了却构对转轴尺寸请求；转轴作渗碳淬火管束，渗碳层厚度0.6-0.8，花键外面硬度664HV最小，其余58-62HRC,芯部硬度32-38HRC，保障了转轴的强度及花键外面的接触疲困强度；采用非标油封计划，使装置容易。机壳计划紧要为水道计划，其余构造凭借体验值。以往水道体验是开始计划好水槽的构造尺寸，设定入水口温度、水槽温度、水流速率等参数，揣度出水口温度，进而校核冷却体系的散热诚况。这种技巧，把计划的散热计划的散热功率动作揣度结果，与本质需求的散热功率比较。计划计划的散热才能高于本质必要的散热才能，则视为计划可行；反之，计划障碍。窜改预先计划的水槽尺寸并从新揣度直到餍足散热前提。这种计划技巧唯有正在揣度之后材干直到其散热才能。我公司则是从散热才能启航，拔取进出水口温度，水槽截面尺寸，诈欺传热学对流换热道理，计划了中小型电机外面冷却体系。目前我司采用螺旋型水道，其散热匀称，构造强度高电机定转子铁芯质料组成了电机磁途，其质料的拔取也许正在极大水准上影响电机定转子尺寸、电机功率密度、电机铁耗和电机效劳。于是超薄高饱和质料硅钢片的拔取和应用是降低电机功率体积比和功率密度，降低电机效劳的紧要途径之一。表3为目前墟市常睹差别型号和差别厚度冷轧无取向硅钢片磁功能比较表，从表中能够看到0.35mm厚度硅钢片和0.5mm硅钢片比拟P15/50低，电机铁耗小。别的正在沟通厚度差别型号硅钢片中，P15/50消浸，硅钢片B50消浸加快，为平衡硅钢片差别功能参数，拔取DW310_35型号硅钢片。DW310_35硅钢片B-H弧线所示。正在永磁同步电机中，永磁体征战电机节制磁场并与定子磁动势交链爆发电磁转矩，高外面剩磁、高矫顽力、高磁能积以及优良的温度不乱性是永磁质料的紧要评判准则，也是降低电机功率密度，减小电机体积的要害要领之一。钕铁硼永磁体是1983年问世的高功能永磁质料，具有体积小、重量轻、高剩磁、高矫顽力及高磁能积等所长。该种永磁质料最大磁能积可达398kJ/m^3,为铁氧体永磁质料的5～12倍、铝镍钴永磁质料的3～10倍，表面值最高可达 527J/m3；剩磁最高可达 1.47T；矫顽力最高可越过 1000kA/m；到目前为止大片面厂家都依然推出耐高温钕铁硼永磁体质料，如图30所示。正在永磁体质料拔取流程中，诈欺电机仿真软件，针对差别永磁体质料，诀别举行仿真，归纳电机转矩密度、转矩脉动、电机损耗、电机效劳以及电机运转温度不乱性，拔取永磁体质料。正在本电机计划中，永磁体质料拔取为ZHN38UH，最大接连管事温度为180℃，外面剩磁为1.24T，矫顽力为907kA/m。完全参数如图31所示。80kw纯电动永磁同步电机采用20CrMnTi质料，毛坯锻制。20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢每每为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上众用其创设传动齿轮，是中淬透性渗碳钢CrMnTi 钢，其淬透性较高，正在保障淬透处境下，希罕具有较高的低温攻击韧性。20CrMnTi具有优良的加工性，加工变形微细，抗疲困功能相当好。A356.2功能与特色：具有滚动性好，无热裂目标，线裁减小，气密性好等优良的锻制功能，比重小，耐蚀性优良，易气焊，随铸件壁厚加众强度消浸的水准小，铸态下应用，变质后机器功能降低。铸锭断口致密，无熔渣和非金属同化物。A356.2质料具有优良散热功能及机器强度，同时工艺性好。为了降低车用永磁同步电机的功率密度，正在计划时常采用较高的电磁负荷，以降低电机转矩密度，这就导致电机单元质地的损耗增大，使得电机各部件的温度较高。别的电机的高速化也是告终车用永磁同步电机的高功率密度的一个紧要目标。跟着转速的降低，百般谐波磁场正在转子中的交变频率也逐步增大，惹起转子和永磁体损耗增大而发烧重要，影响电机运转的牢靠性，同时电机振动和噪声增大，影响汽车乘坐舒畅性。于是，正在电机计划流程中，有需要对电机的温升以及振动和噪声题目举行剖释。电机电磁计划的本质是正在保障电机技艺功能的根本上，从温升限值启航，确定电机各片面的几何尺寸。电机温升也是除磁途饱和外限值电机输出转矩的紧要限值成分。电机构造纷乱，机内气氛的滚动功能也万分纷乱。怎样通过合理计划电机各片面质料、构造以及尺寸，消浸电机损耗，降低电机效劳，优化计划电机机壳外面构造并拔取高功能电机冷却体例，是消浸电机温升的两个紧要途径，也是消浸电机温升的两浩劫点。同时，怎样正在电机计划流程中精确揣度和仿真电机温升，寻得电机中的温度奇点，并以此优化电机构造，也是电机计划研发流程中的紧要题目。多量车用永磁同步定子铁耗的剖释解释，正在最大转矩/电流节制下，PWM 载波频率损耗是低速下电机损耗的紧要片面，正在高速弱磁处境下，电机基波磁处所爆发的损耗逐步减小，由定子开槽、永磁体空间磁动势谐波和载波频率所爆发的损耗逐步增大，成为电机损耗的紧要片面。电机空载和负载电流波形及谐波剖释和损耗谐波剖释，诀别如图32、图33和图34所示。车用永磁同步电机的负载杂散损耗紧要有转子损耗和永磁体损耗。转子损耗紧要由定子时期谐波电流爆发的气隙磁场、基波电流爆发的空间谐波磁场以及定子开槽惹起的气隙磁导蜕变所惹起，正在寻常永磁同步电机中，转子损耗和永磁体涡流损耗通常予以粗心。但正在 PWM 供电下的定子谐波电流等成分使得转子损耗和永磁体涡流损耗成为威逼电机安闲牢靠运转的最大隐患。电机永磁体涡流损耗漫衍，如图35所示。定子磁动势低次空间谐波是爆发转子损耗的紧要因为，个中定子电流 5、7、11和13次谐波是转子外面和永磁体涡流损耗的紧要片面，于是应该从定子角度启航减小转子涡流损耗。正在本电机计划流程中，从归纳研讨谐波幅值、频率、转子极弧系数和定子槽数等影响的车用永磁同步电机损耗最小化优化判据启航，从电机计划上减小了电机空载损耗。新能源电机常用冷却体例寻常为液体冷却。液体冷却摩擦损耗小，散热效劳高，操纵于电机散热具有优良的冷却结果。电机水冷构造计划的重点职司是电机散热揣度，使得电机损耗生热和冷却介质带走的热量抵达均衡，从而节制电机温升正在答允领域内。别的，冷却介质流速是散热才能紧要影响成分之一。冷却介质的流速与压头及流经管道阻力相合。压头由水轮回体系的泵爆发。流经管道阻力取决于冷却构造的完全局势。以往的计划流程是开始计划好水槽的构造尺寸，设定入水口温度、水槽温度、水流速率等参数，揣度出水口温度，进而校核冷却体系的散热诚况。这种技巧，把计划的散热计划的散热功率动作揣度结果，与本质需求的散热功率比较。计划计划的散热才能高于本质必要的散热才能，则视为计划可行；反之，计划障碍。窜改预先计划的水槽尺寸并从新揣度直到餍足散热前提。这种计划技巧唯有正在揣度之后材干直到其散热才能。正在本电机散热体系计划中从散热才能启航，拔取进出水口温度，水槽截面尺寸，诈欺传热学对流换热道理，计划了中小型电机外面冷却体系，同时采用螺旋型水道构造，具有散热匀称，构造强度上等所长。ANSYS是方今主流的有限元剖释软件，统一构造、流体、电场、磁场、声场剖释等与一体，希罕是这几年大举打制的ANSYS Workbench平台，整合现有的操纵，将数值模仿流程连合正在一齐，并正在工程页引入了工程流程图的观点，一个纷乱的包罗众物理场的题目，能够通过体系间的相连告终合系性,告终众物理场间的稱合，大大简化了前管束流程。正在本电机计划流程中，正在对电机构造举行合理优化的根本上，诈欺ANSYS软件，对电机温升举行了仿真，个中电机额定转速空载定子铁芯、绕组和电机额定负载时电机定子温度漫衍图，诀别如图36、37、38所示。

别的为避免正在电机计划流程中恐怕闪现的危险点，同时防卫正在计划流程中过于落后｜后进，而糟塌车辆万分告急的空间，有需要从汽车轮回工况入手，对电机的温升举行揣度。因为跟着工况的蜕变，电机的损耗是随时期蜕变的，温升弧线也跟着时期不断蜕变。即使采用有限元揣度，其揣度量辱骂常宏伟的，运算时期也会万分长。为告终新能源用电动汽车电机速捷精确计划，正在本电机计划流程中，正在对集总热容解析揣度技巧改良和验算的根本上，对电机轮回工况温升举行揣度。正在本电机计划流程中，采用CYC_ARB02 轮回工况，如图39所示，该工况正在前阶段(0-600s)车辆运转正在市郊，车辆必要时时启停，但车速要高于都会内。后阶段(600-1600s)车辆运转于高速公途，车辆速率很高，并且很少减速。该轮回工况包罗了车辆屡次启停和高速行驶两种状况。车辆屡次启停时，电机紧要管事正在恒转矩区。正在前阶段电机时时启停，且转速不高。而且输出转矩为峰值转矩的处境许众。车辆高速行驶时，电机紧要管事正在恒功率区。正在此阶段电机时时接连管事，且输出转矩不大。于是，该工况包罗了电机统统管事区域，对比有代表旨趣。

正在电机计划中对三个轮回工况时期的电机绕组温升举行了揣度，如图40所示。能够看到每个轮回内都反应了单个轮回温度的蜕变趋向。只是跟着轮回次数的增加，电机温度升高的速率放缓，这是由于 CYC_ARB02 工况轮回大片面担事点落正在额定管事区领域内，正在此领域内管事，因为电机效劳高、损耗小，温升就小。能够预念，样机即使正在此轮回下接连管事相当长时期，电机绕组温度也不会很高。这就注脚，即使样机就正在此轮回下重复管事，还是能够放宽温度局限，优化前面的计划，从而使电机的其他功能参数如效劳、功率密度等取得提拔。为降低整车舒畅性，减小整车噪声污染，降低都会交通情况，有需要正在对电机振动和噪声举行剖释和仿真的根本上，对电机举行优化计划。正在电机运转流程中惹起永磁同步电机电磁振动的紧要成分，可归结为电机构造和电机节制战略两大方面。从电机构造方面减弱电机振动和噪声，紧要从电磁噪声和机器噪声两大方面研讨。电磁噪声紧要是由极靴下磁通的纵振荡爆发的，每每具有齿频率。因为永磁同步电动机磁极会合质地，正在交变磁拉力和会合力的用意下，机座爆发挠曲和横向振动。正在电机计划中，通过优化磁极系数和转子磁极形势省略了磁通振荡和振动电磁力。别的，正在电机装置流程中，因为装置气隙不匀称，电动机运转时爆发单边磁拉力，其用意相当于电动机转轴挠度加众，于是保障气隙装置匀称也是防卫振动的需要步骤。电机存正在共振惹起噪音。发作共振的恐怕是端盖、定子、转子，以至是整机的共振。电动机的固有频率相当充裕，要一律避免共振是不恐怕的，紧要避免扭转齿频与固有频率的挨近和吻合，使机壳、端盖的固有频率偏离齿频120%以上，转轴的临界转速高于额定转速30%以上。惹起电动机机器噪音的因为紧要有转子动不均衡、零部件的加工工艺和轴承等成分。因为构造错误称，质料质地不匀称或创设加工的差错等因为，而形成转子的动不均衡，转动时因为偏爱的惯性用意，将爆发不均衡的离心力或离心力偶，正在其用意下，惹起电动机振动，从而爆发噪声。转子死心的直径与长度之比越大，轴承和各支柱部件的刚性越差，转子转速高，对均衡精度请求越高。正在电机构造计划中为减弱电机振动，采用如下步骤：（3）合理计划前后端盖构造，保障其形位公差精度高，外面毛糙度低，保障前后端盖刚度，运转时不爆发变形；操纵Ansys workbench软件举行电机电磁、振动、噪声众物理域主动化耦合剖释，正在电机计划阶段猜想电机的NVH性子，进而优化电机电磁计划以省略电机样机的创设，进而俭仆开辟周期及减低研发本钱。正在Workbench中，将Maxwell入网算的定子内外面径向和切向磁拉力时域力密度漫衍，动作饱动源，耦合到Mechanical中举行频域的谐呼应剖释，剖释结果动作饱动耦合到ANSYS Mechanical ACT中，动作噪声剖释的饱动，取得电机噪声声压压强漫衍图和A记权声压级漫衍图。个中，电机声压压强漫衍图如图41所示。

正在电机计划流程中，诈欺众种电磁和构造剖释技巧，对电机定子、转子、电机轴以及机壳和端盖构造尺寸举行计划和优化，合理拔取了电机各片面质料，同时诈欺电机剖释软件，对电机的机器强度、振动噪声以及温升举行了剖释和验算。正在保障了电机运转的安闲性、牢靠性和整车舒畅性的根本上，告终了电机轻量化、高速化以及高效化，极大的降低了电机的功率密度。尝试结果解释，所计划的高速大功率密度电机，功率密度也许抵达2.5kW/kg以上，最高转速大于8000rpm，电机最高效劳为96%，功率大于85%的高效区占统统电机运转区间的85%以上。

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