电动汽车中的转子油冷电机犹如四大天王般统治着动力系统而这些天王又分为四大类型永磁直驱轨道式交流内燃机
导语:本文详细阐述了电动汽车转子油冷电机设计中关键因素的优化策略,并对不同方案进行了深入分析。本文旨在揭示其设计流程,以期为读者解决实际问题提供帮助。
一、油路布局首要考虑
首先,我们将探讨一种创新性的转子油冷方案,其核心在于扩展传统定子水冷设计,通过增设转子的冷却通道。这种独特之处体现在以下图所示的油路走向上:
此新方案相较于传统模式,具有显著差异。在一般的定子水冷体系基础上,额外引入了转子的冷却系统。冷却液从前盖进入机壳,然后形成环形流动路径,在后盖汇集至转子的内部,再次回到前盖的出口。
二、电机结构与改进
为了实现上述布局,电机前后盖及机壳采用如下的结构:
值得特别注意的是,电机侧面板和轴向通道采用多个入口出口设置,从而减少流阻。对于转子部分,它采用分段加工并焊接形式(关于该加工工艺可参考另一篇外文资料),具体如下:
三、仿真迭代过程
仿真步骤如下图所示:
仿真的核心是基于温度场与磁场双向耦合分析。一开始设定初始温度,然后利用磁场模拟计算这一温度下产生的损耗再反馈给温度场分析。如此循环迭代直至达到稳态状态。在缩短模拟时间方面,我们采用2D数值模拟法来处理磁场,而3D数值模拟法用于处理温度分布。此外,对于空气间隙换热系数,我们依赖经验数据。
四、实际测量验证
我们对比了不同位置和实际测量结果,与预测值进行对照。这包括在2300rpm及7.38Nm工作条件下测试样品,如下图所示,可以看到误差控制在10%以内。
五、性能优化
选择合适的Oil Cooling Channel
我们比较了三种不同的通道结构,如下图展示:
根据流量情况绘制出三个结构组合后的定子和转子的温度变化曲线:
从a到b,当流量较低时绕组获得更佳降温效果;c相对于b,在流量高时表现不佳。
这表明我们的设计应结合实际流量需求以找到最佳配置。
设计Optimal Oil Inlet and Outlet Angle
变量可以设置为以下几种角度:
通过试验各个角度组合发现最优解第三组符合要求。
六、实验方法与设备
我们实物样品安装六条独立的油路通道如同图中显示:
安装热敏感器到每个区域观察升温情况,这些点包括但不限于铁芯边缘、中部以及整个机械壳体。
七、实验结果与评估
测试三个条件:风力散热、大型单层涡轮驱动加装小型涡轮驱动,以及两者的结合运行结果显示风力散热需要80分钟才能达到130℃平衡;单层涡轮驱动需110℃需80分钟;而两者结合仅需30分钟即可达标60℃平衡。
八、二次总结与评价
此方案比传统风力散热效率提升50%,又超过单层涡轮加装效率提升38%,因此是一项有效提高车辆性能的手段。