摘 要

近几年来，电动汽车得到迅猛发展，市场占有量和保有量迅速增长，其资源节约型和环境友好型的特点得到了人们的广泛喜爱，在庞大的燃油汽车市场迅速占有一席之地。但与此同时，受限于技术的原因，电动汽车的发展出现了许多问题。这些问题都是影响纯电动汽车能够快速普遍发展的关键因素，其中一个主要问题就是电机的冷却散热问题。本文研究的是某电动物流车电机冷却散热状况，根据传热学和流体力学的相关原理，重点从冷却水道结构出发来分析电机的冷却散热问题。在设计了三种电机冷却水道结构后，通过热仿真软件模拟仿真冷却水在三种水道结构模型中的状况，得到三种水道的温度与压力分布图，通过分析比较，确定最优化的冷却水道散热结构为轴向Z字型水道结构。

关键词：电动物流车电机，冷却散热，热仿真，水道结构

Abstract

In recent years, electric vehicles have developed rapidly, and their market share and maintenance volume have grown rapidly. Their resource-saving and environment-friendly features have been widely loved by people, and they quickly occupy a place in the huge fuel-fueled vehicle market. But at the same time, due to technical reasons, many problems have emerged in the development of electric vehicles. These problems are the key factors that affect the rapid and universal development of pure electric vehicles. One of the main problems is the cooling and heat dissipation of the motor. This paper studies the cooling and heat dissipation of an electric logistics vehicle motor. According to the related principles of heat transfer and fluid dynamics, the cooling and heat dissipation problem of the motor is mainly analyzed from the cooling water channel structure. After designing three motor cooling channel structures, thermal simulation software is used to simulate the conditions of the cooling water in the three channel structure models, and the temperature and pressure distribution maps of the three channel are obtained. By analysis and comparison, the most optimized cooling channel heat dissipation structure is an axial zigzag channel structure.

Key Words：Electric logistics vehicle motor , cooling and heat dissipation, thermal simulation, water channel structure

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2 国内外发展现状 2

1.3 软件使用介绍和建模分析 2

1.4 论文结构安排 3

第2章 传热学与流体力学原理介绍 5

2.1 传热学原理 5

2.1.1 传导散热 5

2.1.2 对流散热 5

2.2 流体力学原理 6

2.2.1 流体介绍 6

2.2.2 流动形式 7

2.3本章小结 7

第3章 水道结构设计、优化 8

3.1 水道冷却结构模型类型 8

3.2 内部热源的计算 10

3.2.1 电机铜损 10

3.2.2 电机铁损 10

3.2.3 附加损耗 11

3.2.4 机械损耗 11

3.2.5 总损耗 11

3.3 不同冷却水道结构下的温度分布 11

3.4 不同冷却水道结构下的压力分布 13

3.5 本章小结 14

第四章 结论和展望 15

4.1 结论 15

4.2 展望 15

参考文献 17

致 谢 18

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

伴随着社会的快速进步与科学技术的迅猛发展，在人们出行、旅游等活动中，使用汽车作为代步工具成为了人们的共识。在今天的社会中，基本上每个家庭都会有一辆自己的私家车，这给人们的日常活动带来了极大的便利。然而，如今马路上行驶的大部分汽车都采用石油、天然气等化石能源作为主要动力能源。这些化石能源用一点就少一点，属于不可再生的一次能源。如果大量消耗这些一次能源而没有可以完全代替一次能源的新能源，等到几十年过去不可再生能源都消耗殆尽，这将会对我国社会、经济的稳定产生巨大的影响。而化石能源的大量燃烧又会产生许多的有害气体，这些气体对人类身体和地球环境有着极大的危害。随着物质生活水平的提高，人们对环保问题更加重视，对待环境的态度也发生了重大的转变，对于减少尾气排放的呼声也越来越高。一方面，人们在节能减排方面的工作上加大力度，并在这一方面取得了很大的进展，汽车尾气排放的有害气体量越来越少。但是，受限于目前科学技术的原因，二氧化碳气体排放的问题依然很严重，由此又引发了温室效应的问题。另一方面，人们在寻找可以完全取代传统化石能源的能源动力，电力与新能源进入人们的视野。所以，大力发展新能源汽车，大力发展电动汽车以代替传统燃油汽车已经成为大势所趋^【1】。目前，电动摩托车在二轮车市场方面占据很大的一部分，很多城市的公交车也采用新能源作为能源动力，新能源和电力作为动力的使用已经取得了很好的成果。在四轮汽车领域，电动汽车和新能源汽车的数量也在快速增长中，但与此同时，电动汽车的发展遇到了许多新的问题。电池的储能问题和续航问题，电机的冷却散热问题等，这些都是影响电动车普遍发展的重要因素。

电动汽车的电机不同于传统燃油汽车的电机。由于电动汽车一般不装配离合器，车辆的起步、加速、高速行驶完全靠电动机来实现^【2】。电动机具有体积小、效率大、扭矩大、控制精确等特点，这些特点会让电动汽车行驶过程中电动机运转产生较大的温升^【3】。又由于电动机电阻完全为零的情况不可能存在，在电流较大的情况下，电动机就会产生大量的热量，致使电动机温度升高。温度过高时，就会导致电机内部绕组线圈烧断造成电机短路，电机就会损坏。而且，大部分电机采用很多的磁性材料，在温度过高时，这些材料的磁性就会降低甚至会完全没有磁性，电机也会发生损坏。因此，控制电机温度，采取足够的冷却方式是非常重要的。