摘要
随着全球范围内科技的发展和能源转型进程的推进，新能源汽车以其超高的能源利用率和超低的排放量促使汽车行业向低碳环保和高质量方向发展。基于外转子开关磁阻电机（Outerrotorswitchedreluctancemotor，ORSRM）的电动汽车驱动系统具有许多优秀的性能，如结构简单、可靠性高、造价低廉、运行效率高等，是轮毂电机电动汽车中最具优势的驱动形式。由于轮毂电机工作环境的特殊性，散热能力差，过高的运行温度会影响电机的性能和寿命。因此，重视电机的温升问题并对轮毂电机温度的分布情况进行仿真计算在电机设计中具有重要的实际意义。 首先，本文通过对电动汽车驱动系统的不同驱动方式和不同电机种类的对比分析，得出了ORSRM更适用于电动汽车的轮毂电机驱动系统。通过纯电动汽车的整车受力分析，对所设计电机的性能参数进行了匹配和选择，确定了驱动电机的功率、转速和转矩等重要参数，并结合解析方程或经验方程初始化所设计电机的几何外形和尺寸参数。对ORSRM的工作原理和数学模型进行了阐述，并根据分析计算所得的电机设计尺寸参数，建立电机的有限元分析模型。 其次，使用AnsoftMaxwell软件对所设计电机进行了电磁场瞬态仿真分析，得到了其在额定工况下的输出转矩和绕组电流波形，并通过对比电机绕组不同接线方式的磁链波形图，确定了绕组线圈的绕制方式。另外，通过对比电机定转子在不同对齐位置下的磁力线分布图和磁通密度云分布图，分析了电机的磁力形成过程和电机的磁场强度分布情况。基于电机结构和电机控制两个方面对电机进行了基于转矩波动的优化设计，确定了一种使电机具有最低转矩波动百分数的优化方案。 最后，通过对电机定转子铁芯典型位置的磁密波形进行傅里叶分解，得到了各个部位磁密谐波的幅值和频率，并取前有限次的谐波参数进行了电机铁芯损耗的计算。另外，根据计算公式和经验公式求得了电机的铜损耗、机械损耗和杂散损耗。使用AnsysWorkbench温度场分析软件建立了电机的热分析模型，并对电机各个部件的材料进行了定义，包括密度、比热容、导热系数等。将电机的各种损耗作为发热源添加到温度场中，通过对电机进行电磁场和温度场的单向耦合仿真分析，得到了电机的温度分布情况。根据仿真结果确定电机绝缘材料的耐热等级，使电机的运行性能和效率不会受温升的影响，从而保证电机的使用寿命。
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