电机的舞台比喻无刷与有刷电机之争深度探究电动汽车转子油冷技术
导语:本文详细阐述了电动汽车转子油冷电机设计方案的优化过程,并对各个策略进行了深入对比分析。文章旨在揭示其设计理念,以期为读者解决实际问题提供帮助。
一、油路走向
首先,我们将聚焦于该电机油冷系统的总体布局,其核心在于特殊的转子冷却路线。与传统水冷定子方案不同,本设计不仅保留了定子的环形油道,还增加了一条专门供转子的冷却通道。这种创新之处在于,将前盖作为入口,后盖作为汇集点,将冷却液循环至转子的内部,从而实现从前盖到出口的完整流程。
二、电机油冷结构
为了实现上述复杂路线,电机需要具备精确设计的前后盖和机壳结构,如图所示。这包括多进出口轴向设计以减少流阻,以及独特加工工艺(参考另一篇外文介绍)的分段焊接技术,以优化转子的结构。
三、仿真迭代过程
仿真过程涉及双向耦合分析,即温度场和磁场之间相互作用。在初始温度基础上,通过反复计算损耗并更新温度场,最终达到稳态。此迭代步骤采用2D数模电磁仿真与3D数模温度分析结合,以缩短计算时间,并基于经验值估计换热系数。
四、实际测量验证
通过对比实验数据与仿真的结果,我们发现,在2300rpm工作状态下,与预测值相差仅10%左右。这表明我们的模型准确性高,可以用于实际应用评估。
五、电机优化
机壳Cold Oil Path:
我们探讨了三种不同形式的Oil Path,如图所示,并根据流量和温度要求综合考虑来选择最佳选项。
结果显示,当流量较低时,a-b路径更有效;当流量较高时,则b-c路径更适宜。这意味着我们必须考虑到具体条件来确定最适合的通道配置。
转子进出Oil口:
转子上的进出Oil口角度也是一个可调整参数,如图所示。
通过多组特定角度下的仿真,我们得出了最佳组合——第三组,为最优解。
六、测试方法:
实验样品安装六个单独通道用于油温控制。以下是具体安装位置:
七、试验结果:
三种不同的测试条件:风力制动(80分钟),单壳体热管理(110℃)和加轴热管理(80℃),均达到了平衡状态。
从时间序列比较中可以看出,在30分钟内两种热管理方式效果相当,但之后出现明显差异,这说明加轴热管理有潜力成为一种更有效的手段。
八、结论:
此方案不仅降低了线圈温度50%,还超越了传统单壳体方案38%,因此它是一种提高性能、高效率且实用的新型改良方案。