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楼主 |
发表于 2023-6-20 22:05
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来自： 美国
本帖最后由 zengxiaodong 于 2023-6-21 09:28 编辑
如今，交通电气化是减少排放和满足燃油经济性要求的最可行的解决方案之一。 正在为所有运输应用开发混合动力和纯电动汽车 [1]、[2]、[3]、[4]。 除了这些要求外，功率密度、效率和可靠性也是设计电动汽车时要实现的首要目标。 在这方面，车辆动力总成的部件起着关键作用。 其中，电机正受到越来越多的关注，专注于最大化其功率密度 [5]、效率 [6] 和可靠性 [7] 的研究正在以前所未有的速度进行。
然而，同时满足所有这些要求是一项艰巨的任务。 事实上，虽然运行速度代表了增加给定体积的机器功率的主要杠杆 [8]，但它会导致更高的运行频率。 这些反过来又反映在铁芯和绕组中的损耗增加以及线圈绝缘层上的应力增加，因此效率和可靠性会受到影响 [9]、[10]。 这方面的一个明显例子是发夹绕组，其在交通运输市场的全面渗透受到其在高频操作中固有的高欧姆损耗的限制，高频操作会发生集肤效应和邻近效应。
另一方面，与随机缠绕技术相比，该技术具有更高的槽填充系数、更短的端部绕组长度和更低的低频铜损。 此外，它们的制造允许自动化、可重复和可靠的程序，使发夹绕组成为需要大批量生产的理想选择，例如在汽车运输中。 在这种情况下，成本最小化是另一个关键驱动因素。 [11] 中进行的研究证明，对于每年 100 万个单位的生产目标，制造发夹定子比制造采用随机绕组的定子更便宜。 很明显为什么发夹绕组被许多学者和行业视为下一代电机的前进方向 [12]。
然而，瓶颈仍然是高频操作产生的欧姆损耗（交流损耗）。 因此，为了完全满足绿色革命的要求，发夹设计应旨在缓解这一挑战。 在过去的几年中，多项研究的重点一直放在建模、估计和减少发夹中交流损耗的方法上。 在 [13] 中，提供了关于如何建立合适的连接以降低损耗的指南，以及用于评估铜损的一维模型。 在 [14] 中，提出了一个二维分析模型，并通过有限元分析 (FEA) 对其进行了验证。 已经提出了一些方法，例如移除最靠近槽口的导体或减少导体高度，同时增加导体数量，以减少交流损耗 [15]。 然而，第一个解决方案降低了填充因子，因为部分槽留空 [16]，而第二个选项增加了制造复杂性 [13]。 在 [17] 中已经通过 FEA 研究了由具有不同横截面的串联导体组成的非对称绕组。 在这里，已经取得了有希望的结果，但缺少实验验证。 此外，该方法增加了不对称导体的直流电阻，并且可能代表对最大可获得电流密度的限制。
另一种减少发夹绕组交流损耗的有趣技术来自随机绕组的典型“绞线”概念，其中导体被分成几个并联的子导体（绞线）。 在发夹中，这种方法不能像在随机绕组中那样灵活应用。 并联连接元件的数量应保持较低，以避免不可行的解决方案或弯曲和焊接过程的过度复杂化 [18]。 尽管并联导体的概念已在配备预成型绕组的大功率电机中得到广泛应用 [19]，但据作者所知，发夹绕组中的并联连接概念已在 [20] 中首次提出 ，但分析只关注二维方面（即忽略了绕组的端部效应）并且没有提供实验验证。
这项工作通过在分析模型和有限元模型中包括 3D 效果来填补这些空白，最重要的是，通过实验验证分裂发夹概念。 特别是，关于建模方面，提出了一个简化的 2D 有限元模型来分析端部区域，同时考虑到可能在高频下发生的现象。 关于实验验证，将分裂发夹绕组实施到特制的马达上。 制作了四个马达原型并进行了测试，每个马达都配备了不同的绕组布置以进行比较分析。 除了证明所提出的技术在降低损耗方面的优势外，实验结果还用于证明分裂发夹绕组即使在高频操作下也可以与随机绕组竞争。 这是通过将这些结果与 [21] 中配备圆线随机绕组的电机上获得的结果进行比较来完成的。
Segmented Hairpin Topology for Reduced Losses at High Frequency Operations.pdf
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发表于 2023-6-12 17:51
发表于 2023-6-13 23:09
，佩服的我只能说曾老师是站在了牛12和牛14之间。
