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新能源汽车用永磁直线压缩机性能热衰退研究

关注热度:146   来源:新能源学术论文  作者:李桂银
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【摘要】:能源紧缺和环境污染是当今越来越严峻的两个社会问题,未来汽车行业的发展也因此面临着新的挑战。新能源汽车的出现,为未来汽车产业指明了一个新的发展方向。作为新能源汽车上重要的能量供给机构,压缩机的效率高低最终会影响到整个汽车的性能。而直线压缩机在结构、运行方式和运行效率拥有特有的优势,研究表明,直线压缩机系统由电能转换为直线运动形式的机械能的效率,较传统的机构可提高15%~20%。另外,高性能永磁材料在直线电机上的应用,更是进一步推动了直线压缩机的发展和应用。 永磁直线压缩机的工作过程实质上是多个物理场相互作用和影响的过程,其中主要包括电磁场、温度场和机械运动场等。各个场之间存在的相互关系决定了整个压缩机系统的工作性能和稳定性。其中,永磁体的磁性能温度系数较高,容易受温度场变化的影响,导致高温下永磁直线压缩机的工作性能和稳定性发生变化。论文所关注的重点是永磁直线压缩机在运行过程中温升对其工作性能的影响。 论文以动圈式永磁直线压缩机系统为研究对象。首先对研究背景、其结构和工作原理进行简单介绍,并建立机械运动场、电磁场、温度场三者的数学模型;然后通过多场耦合建模的方法,经过仿真计算分析出永磁直线压缩机在运行过程中的性能热衰退;最后通过对直线压缩机的研制,并对其工作特性进行试验研究。
【关键词】:新能源汽车 永磁材料 直线压缩机 衰退性
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U469.7
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-5
  • 目录5-7
  • 1 绪论7-16
  • 1.1 课题背景7-8
  • 1.2 直线压缩机的分类及发展现状8-11
  • 1.2.1 直线压缩机的分类和特点8-9
  • 1.2.2 直线压缩机国内外发展及研究现状9-11
  • 1.3 永磁材料的发展和在电机上的应用11-13
  • 1.3.1 永磁材料的发展11-12
  • 1.3.2 永磁材料在电机上的应用12-13
  • 1.4 永磁电机动力热衰退研究现状13-15
  • 1.5 本文的研究内容15-16
  • 2 永磁直线压缩机的模型建立16-35
  • 2.1 永磁直线压缩机的结构和工作原理16-17
  • 2.2 永磁直线压缩机的数学建模17-23
  • 2.2.1 机械子系统的数学建模17-20
  • 2.2.2 电磁子系统模型20-21
  • 2.2.3 温度场模型21-23
  • 2.3 直线压缩机运动数学模型的求解23-27
  • 2.3.1 机械子系统与电磁子系统的耦合建模23
  • 2.3.2 气体等效刚度23-24
  • 2.3.3 气体等效阻尼24-25
  • 2.3.4 直线压缩机系统对简谐激励的响应25-27
  • 2.4 铷铁硼永磁材料的性能指标和温度敏感性27-30
  • 2.5 多场耦合建模30-35
  • 2.5.1 求解方法的选择30-32
  • 2.5.2 软件介绍32-35
  • 3 永磁直线压缩机性能热衰退分析35-53
  • 3.1 永磁直线压缩机共振特性分析35-37
  • 3.1.1 压缩机系统的负载频率特性35
  • 3.1.2 电流加载方式的确定35-37
  • 3.2 损耗分析37-39
  • 3.2.1 铜损37-38
  • 3.2.2 铁耗38
  • 3.2.3 机械损耗和杂散损耗38-39
  • 3.3 温度场分析39-44
  • 3.3.1 温度场计算模型的确定39
  • 3.3.2 热源的确定39-40
  • 3.3.3 热交换基本形式和热传递路径40-41
  • 3.3.4 导热系数、比热以及表面散热系数的确定41-44
  • 3.4 多场耦合分析44-53
  • 3.4.1 动态特性分析44-50
  • 3.4.2 压缩机性能分析50-51
  • 3.4.3 多场耦合总结51-53
  • 4 试验研究53-58
  • 4.1 永磁直线压缩机样机及其性能测试平台的建立53-54
  • 4.2 样机静、动态特性测试分析54-58
  • 4.2.1 静态特性测试54-56
  • 4.2.2 空载运动特性56
  • 4.2.3 温度测试分析56-58
  • 5 优化设计58-64
  • 5.1 活塞行程的优化58-60
  • 5.2 活塞直径的优化60-61
  • 5.3 散热能力的优化61-62
  • 5.4 电磁推力的温度补偿模型62-63
  • 5.5 优化结论63-64
  • 6 总结与展望64-66
  • 致谢66-67
  • 参考文献67-70
  • 附录70


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关键词: 新能源汽车

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