本文以一台額定功率（lǜ）為50 kW的車用油冷（lěng）電機（jī）為研（yán）究對象，建立電機熱仿真模型，通（tōng）過有限元仿真軟件（jiàn），得到了電（diàn）機工作在額定工況下（xià）的溫度（dù）場（chǎng）；搭建電機溫升實驗平台驗證仿真（zhēn）結果的準確性，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

本文研究對象為一（yī）台額（é）定功率為50 kW的車（chē）用永磁同步電機，冷卻方式為直（zhí）接油（yóu）冷。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（diàn）機（jī）定子，而轉子（zǐ）發熱小，故本文以電機定子為研究（jiū）對象。在三維軟件中建（jiàn）立電（diàn）機的三維模型如圖（tú）1所示，其包括電機殼體、定子鐵心、等（děng）效繞組及兩根進油（yóu）管。兩根進油管靠近繞組一側均布（bù）11個出油孔，冷（lěng）卻油經兩根進油（yóu）管進入，直接噴灑在繞組端部；出油口位於電機左側，左側的油直接由出油口流出；電機內右側的油經電機定轉子間氣隙、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（liú）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）域等效成一個整體，如圖2所示。流體域中（zhōng）的物質以液態油為主，其材料參（cān）數先按液態油設置，後（hòu）麵再做修正。冷卻油的材料參數如表2所示（shì）。

圖2 流體域等效處理圖

表2 冷卻（què）油材料參數

1.4 數學模（mó）型

對所（suǒ）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（běn）理論知識，設介質各向（xiàng）同性，在直角坐標係下求解域內三維瞬態導熱微分方程及（jí）其邊界條件可表示（shì）:

表3 額定工況下的各部分損（sǔn）耗（hào）值

2 電機溫度場仿（fǎng）真與分析

(a)求解域內電機溫度場雲圖

(b)繞組溫度場雲圖

(c)定（dìng）子（zǐ）鐵（tiě）心溫度場雲圖

圖3 仿真（zhēn）結果

3 溫升實（shí）驗與熱仿真模型修正

3.1 電機溫升實驗

圖4 電機溫升（shēng）實驗台（tái）

圖（tú）5 仿真與實驗（yàn）溫升對比曲線

3.2 熱仿真模型修正

圖6 修正仿真結（jié）果1

圖7 修正仿真結（jié）果2

4 結 語

本文以一（yī）台額定功率為50 kW的車（chē）用油冷電機為研究對象，建立電機熱仿真模型，通過有限元（yuán）仿真（zhēn）軟件（jiàn），得到了電機工作在額定（dìng）工況下（xià）的溫度（dù）場；搭（dā）建電機溫升實驗平台（tái）驗證仿真結果的準確性，並對熱仿真過程進行修（xiū）正。

1 電機參數（shù）與（yǔ）熱仿真模型

1.1 電（diàn）機參數

本文研究對象為一台（tái）額定功率為（wéi）50 kW的車用永磁同步電機，冷卻方式為（wéi）直（zhí）接（jiē）油冷。電機的基（jī）本參（cān）數如表1所示。

表1 電機的（de）基本參數（shù）

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對象。在三維軟件中建（jiàn）立電機的三維模型如（rú）圖1所示，其包括電機殼體、定子鐵心、等效繞組及兩根進油管。兩根進油管（guǎn）靠近（jìn）繞組一側均布11個出油孔，冷卻油經兩（liǎng）根進油管進入，直（zhí）接（jiē）噴灑在繞組端（duān）部；出油口位於（yú）電機左側，左側的油直接（jiē）由出油口流出（chū）；電機內右側的油經電機定轉子（zǐ）間氣隙、定子鐵心與殼體鑲嵌結構間隙，流至電機左側，再由（yóu）出油口流出。

圖1 電機物理模（mó）型

1.3 流體域等效處理

本文將電機內的流體域（yù）等效（xiào）成一個整體，如圖2所示（shì）。流體域中的物質以液態油為主，其材（cái）料參數先按（àn）液態油設置，後麵再做修正。冷卻油的材（cái）料參（cān）數如表2所（suǒ）示。

圖（tú）2 流體域等效處理圖

表2 冷卻油材料參（cān）數

1.4 數（shù）學模型

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

表3 額定工況下的各（gè）部分（fèn）損耗值（zhí）

2 電機溫度場仿真與分析

(a)求解域內（nèi）電機溫度場雲圖

(b)繞組溫（wēn）度場雲圖

(c)定子鐵心溫度場（chǎng）雲圖

圖3 仿真結果（guǒ）

3 溫升實驗與熱仿真模型修正

3.1 電機溫升實（shí）驗（yàn）

圖4 電機溫升實驗台（tái）

圖5 仿真與實驗（yàn）溫升（shēng）對比曲線

3.2 熱仿真模型修正

圖6 修正仿真結果1

圖7 修正仿真結果2

4 結 語