Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa thiết kế hệ thống làm mát cho động cơ kéo vượt trội PM có mật độ công suất cao trong ứng dụng xe điện
Tóm tắt
Do đặc điểm mật độ công suất cao của động cơ kéo từ tính vĩnh cửu (PM) và điều kiện tải nghiêm ngặt trong khoang động cơ xe điện (EV), các tổn thất quá mức bên trong động cơ có thể làm tăng nhanh chóng nhiệt độ, làm suy giảm tính chất từ của PM, hạn chế mô-men xoắn đầu ra và thậm chí gây ra hư hỏng do quá nhiệt của các máy. Để đảm bảo độ tin cậy trong hoạt động, việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống làm mát hiệu quả, đáng tin cậy và kinh tế là điều vô cùng quan trọng nhằm cải thiện hiệu suất làm việc của động cơ kéo PM. Trong bài báo này, mô hình liên kết giữa dòng chảy và nhiệt độ ba chiều (3D) của một động cơ kéo PM có mật độ công suất cao được thiết lập dựa trên lý thuyết cơ bản của động lực học chất lỏng tính toán (CFD) và truyền nhiệt số. Dòng chảy chất lỏng và phân bố nhiệt độ được phân tích dựa trên phương pháp thể tích hữu hạn (FVM) và được xác nhận bởi các kết quả thí nghiệm. Theo các đặc điểm nhiệt của động cơ, cấu trúc khung nước bên ngoài của vỏ động cơ được điều chỉnh để cải thiện hiệu quả làm mát. Phương pháp Taguchi được sử dụng để tối ưu hóa các tham số cấu trúc làm mát, nhằm giảm sự gia tăng nhiệt độ ở trạng thái ổn định của động cơ. Công trình nghiên cứu trong bài báo này có ý nghĩa tham khảo nhất định cho việc thiết kế và phát triển động cơ kéo PM mật độ công suất cao dùng trong ứng dụng EV.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Zhu ZQ, Howe D (2007) Electrical machines and drives for electric, hybrid, and fuel cell vehicles. Proc IEEE 95(4):746–765
Zhu GJ, Zhu YH, Zhu JG et al (2017) Thermal analysis and cooling system design of a permanent magnet traction motor using computational fluid dynamics and cell method. Trans China Electr Soc 32(5):70–77
Chau KT, Chan CC, Liu CH (2008) Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles. IEEE Trans Ind Electron 55(6):2246–2257
Zhu GJ, Liu XM, Li LN et al (2019) Cooling system design of a high-speed PMSM based on a coupled fluidic-thermal model. IEEE Trans Appl Supercond 29(2):0601405
Tang RY (2011) Modern permanent magnet machines—theory and design. China Machine Press, Beijing
Gleichman RC (2002) Failure modes and field testing of medium-voltage motor windings. IEEE Trans Ind Appl 38(5):1473–1476
Gai YH, Kimiabeigi M, Chong YC et al (2019) Cooling of automotive traction motors: schemes, examples, and computation methods. IEEE Trans Ind Electron 66(3):1681–1692
Zheng P, Liu RR, Thelin P et al (2008) Research on the cooling system of a 4QT prototype machine used for HEV. IEEE Trans Energy Convers 23(1):61–67
Cheng SK, Li CP, Chai F et al (2012) Analysis of the 3D steady temperature field of induction motors with different cooling structures in mini electric vehicles. Proc CSEE 32(30):82–90
Polikarpova M, Ponomarev P, Lindh P (2015) Hybrid cooling method of axial-flux permanent-magnet machines for vehicle applications. IEEE Trans Ind Electron 62(12):7382–7390
Semidey SA, Mayor JR (2014) Experimentation of an electric machine technology demonstrator incorporating direct winding heat exchangers. IEEE Trans Energy Convers 61(10):5771–5778
Lindh PM, Petrov I, Semken RS et al (2016) Direct liquid cooling in low-power electrical machines: proof-of-concept. IEEE Trans Energy Convers 31(4):1257–1266
Lindh PM, Petrov I, Varri AJ et al (2017) Direct liquid cooling method verified with an axial-flux permanent-magnet traction machine prototype. IEEE Trans Ind Electron 64(8):6086–6095
Zhu GJ, Liu XM, Li LN et al (2019) Coupled electromagnetic-thermal-fluidic analysis of permanent magnet synchronous machines with a modified model. CES Trans Electr Mach Syst 3(2):204–209
Huang XZ, Tan Q, Li LY et al (2017) Winding temperature field model considering void ratio and temperature rise of a permanent-magnet synchronous motor with high current density. IEEE Trans Ind Electron 64(3):2168–2177
Zhu GJ, Zhu YH, Tong WM et al (2018) Double-circulatory thermal analyses of a water-cooled permanent magnet motor based on a modified model. IEEE Trans Magn 54(3):Article ID 8101504
Harris TA, Kotzalas MN (2004) Essential concepts of bearing technology, 5th edn. Taylor & Francis Group, BocaRaton, pp 184–186
Teek SL, Chen SX, Gao XK (2001) Robust torque optimization for BLDC spindle motors. IEEE Trans Ind Electron 48(3):656–663
Omekanda AM (2006) Robust torque and torqueper-inertia optimization of a switch reluctance motor using the Taguchi methods. IEEE Trans Ind Appl 42(2):473–478