电动汽车中的转子油冷电机犹如心脏在体内跳动驱动着车辆的前进而电动机六大分类则是它的精髓所在
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。该方案的独特之处在于,它在传统定子水冷基础上,额外引入了转子的冷却系统。这种结构与众不同的特点是,前盖通过一个环形通道将冷却液输送至机壳,然后通过后盖汇集到转子内部,再从转子内部返回至前盖的出口。
二、电机油冷结构设计
为了实现上述布局,电机的前后盖和机壳必须具有特殊的构造,如图所示。值得注意的是,轴向方向上的油道采用了多个进出口设计,这有助于降低流阻。此外,对于转子的加工方式采用分两段处理并焊接形式(此工艺可参考另一篇文章,该文章介绍的是轴摩擦焊工艺,对感兴趣的人可以联系作者获取微信信息),如图所示。
三、仿真迭代过程解析
仿真的基本步骤如下:
仿真基于温度场和电磁场之间双向耦合分析。
首先设定初始温度,然后利用这个温度进行电磁模拟计算损耗。
将计算出的损耗反馈给温度场模拟直到达到稳态。
为了缩短仿真时间,我们采用2D数模来进行电磁模拟,而3D数模用于温度场分析。在这项研究中,我们引用经验值来确定换热系数。
四、实测验证结果
我们对不同位置和状态下的实际温度与仿真值进行比较分析,以2300rpm和7.38Nm工作状态为例,可以看到误差控制在10%以内。具体数据见下表:
五、优化建议
选择合适的机壳冷却通道形式:我们比较了三种不同类型通道,如图所示,并根据流量条件对它们进行测试。在较低流量时a相对于b显著提高绕组及转子的冷却效果;而c虽然结构复杂,但在高流量情况下,其性能不如b。这说明,在设计时应结合流量要求找到最佳匹配方案。
调整角度变量:我们设置了一系列特定角度作为变量,如图所示,并通过几组指定角度值进行仿真,从而得到最优解,即第三组搭配。
六、本次实验方法论述
实际样品安装六个单独通道供油循环使用,如图所示。测量点分布包括定子线包、铁芯及机壳各部,以及无法直接测温的转子部分,我们使用标签纸记录其数据。
七、本次试验成果总结
经过三个条件下的测试——风力散热、大型单体涡轮驱动以及大型单体加轴涡轮驱动——结果显示:
风力散热需要80分钟才能达到130℃但未达平衡状态;
大型单体涡轮驱动80分钟后达到110℃已达平衡;
大型单体加轴涡轮驱动30分钟即达80℃已平衡状态;
此外,从时间序列看,大型单体涡轮与大型单体加轴 涡轮在最初十分钟间表现相似,但随着时间推移,区别愈发明显且持续扩大。
八、本次研究总结性陈辞
这一新方案比常规风力散热更能降低线圈温差50%,也超过传统的大型单体涡轮散热效率38%,因此它是一种有效提升電機熱管理能力的手段。