动磁式直线振荡执行器热性能分析

摘要

近年来，随着传统汽车的发展带来的一系列资源与环境问题，新能源汽车的发展受到越来越广泛的关注，其中汽车零部件的电动化是新能源汽车的一个重要发展方向。压缩机作为汽车上的常用零部件，随着新能源汽车的发展，对其结构形式、驱动方式、效率都提出了新的要求，将传统的机械驱动方式改为电驱动是迎合上述要求的有效解决方案。
　　本文研究了一款用于驱动往复活塞式压缩机的动磁式直线振荡执行器，主要对其损耗和温度场进行了一系列分析。首先介绍了动磁式直线振荡执行器及其驱动的活塞压缩机的结构与工作原理，针对机械系统与电磁系统进行了数学建模，并根据设计结构参数确定了压缩机共振条件下的动态特性参数。然后对压缩机运行过程中的损耗构成进行了分析，建立了损耗的数学模型，利用有限元软件分析了压缩机共振、锁定动子及空载三种工况下执行器的损耗分布与变化。在损耗分析的基础上，采用电磁场-温度场耦合仿真的方式，对压缩机共振工况下执行器的温度场进行了分析，并研究了环境温度的变化对执行器温度场的影响。接下来在理论分析的基础上，搭建试验台架，对样机进行了锁定动子的试验测试，所得试验结果与仿真结果的最大相对误差为5.3％，验证了仿真结果的正确性。最后针对压缩机运行过程中的温升问题进行了影响因素讨论分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 直线压缩机概述

1．3 直线振荡电机热性能研究及其意义

1．3．1 直线振荡电机热性能分析研究现状

1．3．2 直线振荡电机热性能分析的意义

1．4 本文的主要研究内容

2 动磁式直线压缩机模型的建立

2．1 动磁式直线振荡执行器模型

2．2 动磁式直线压缩机的结构及工作原理

2．3 动磁式直线压缩机的数学模型

2．3．1 机械子系统模型

2．3．2 电系统模型

2．3．3 数学模型的简化

2．3．4 电磁场分析的有限元法

2．4 动磁式直线压缩机运行参数简介

2．5 本章小结

3 动磁式直线振荡执行器损耗分析

3．1 动磁式直线压缩机的损耗构成与数学建模

3．1．1 动磁式直线压缩机的损耗构成

3．1．2 铜损

3．1．3 铁损

3．2 动磁式直线振荡执行器损耗的有限元建模

3．2．1 有限元软件Ansoft简介

3．2．2 动磁式直线振荡执行器的有限元模型

3．3 动磁式直线压缩机稳定运行工况分析

3．4 损耗的求解结果分析与计算

3．4．1 稳定运行工况下的损耗分析

3．4．2 锁定动子状态下的损耗分析

3．4．3 空载运动条件下的损耗分析

3．5 本章小结

4 动磁式直线振荡执行器温度场分析

4．1 温度场的数学模型与有限元模型

4．1．1 温度场的数学模型

4．1．2 温度场的有限元仿真模型

4．2 仿真结果分析

4．2．1 电磁场-温度场耦合分析

4．2．2 热负荷对工作状态的影响

4．2．3 热负荷对电磁推力的影响

4．2．4 环境温度对执行器温度场的影响

4．2．5 锁定动子状态下的温度场仿真

4．3 本章小结

5 试验研究

5．1 动磁式直线振荡执行器比推力测试

5．2 锁定动子试验的样机参数与台架搭建

5．3 锁定动子的试验测试

5．3．1 试验原理

5．3．2 锁定动子状态下的铁损试验研究

5．3．3 锁定动子状态下的压缩机整体温度场测试

5．4 温度场影响因素优化分析

5．4．1 气隙宽度分析

5．4．2 外部空气流速分析

6 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况