电机的舞动比喻深度解读无刷电机之于电动汽车转子油冷技术探索其发明背后的智慧

电机的舞动比喻深度解读无刷电机之于电动汽车转子油冷技术探索其发明背后的智慧

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逻辑,以期为解决实际问题提供有益的指导。

一、油路布局

首先,我们将探讨这款电机采用油冷系统时,油路走向的创新之处,如下图所示:

与传统方法相比,这种方案具有独特之处,在于它在定子水冷基础上增设了转子的冷却通道。冷却液从前盖进入机壳,然后形成环状流动路径通过定子铁芯,再汇集至转子的内部,从而回到前盖出口。

二、电机结构

为了实现上述油路,我们需要考虑到前后盖和机壳的构造,如图所示:

值得注意的是,电机中轴向通道采用多口设计以减少阻力。此外,对于转子而言,它采用分段加工后焊接工艺(此工艺可参考另一篇外文文献,该文献介绍的是轴摩擦焊技术,感兴趣者可以通过联系我获取),其结构如下图描述:

三、仿真迭代过程

仿真工作遵循以下步骤进行模拟:

仿真过程基于温度场和磁场双向耦合分析,首先设置初始温度,然后利用磁学仿真计算该温度下的损耗并将损耗反馈给温度场分析。如此反复迭代直至达到稳态状态。在缩短仿真时间方面,我们使用2D数模来处理磁学领域,而3D数模用于处理温度场,以便更准确地评估空气间隙换热系数。

四、实际测量验证

我们通过测量不同位置及实际温度,与预测结果进行对比分析。例如,在2300rpm和7.38Nm工作条件下,可以发现预测误差保持在10%以内,具体数据见下表:

五、性能优化

机壳冷却通道:

我们比较了三种不同的通道形式,如图所示:

分析每种情况下的流量变化对定子及转子的影响显示出清晰趋势:a-b组合在低流量环境中显著提高绕组效率;c相较b,其效率提升不明显;但是在高流量环境中,不论是绕组还是转子效果都无法超越b。这说明我们在选择最佳通道时需结合流体流量,以找到最适匹配的解答。

转子进出口角度:

另一个可调整变量是进出口角度,可设为如下图所示几何形状。

经过特定的角度值测试得到以下结果:

对比显示第三组为最优配置。

六、测试方法与结果

实验样品安装六个单独的单元Oil cooler入口/出口如同图片展示。

对于定/转温计分别放置线包热敏resistor, iron core, shell, 在shell不能直接触摸则用标签纸记录。

七、新试验系统

八、新试验结论

总结来说,这种方案虽然没有风冷方式那么迅速,但能够有效降低线圈温,使得整体效能大幅提升,为改善设备运行状况提供了一套实用的解决方案。