电动汽车中的转子油冷电机犹如心脏般跳动贯穿整个行驶的每一个时刻
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、油路布局首要考量
首先,我们将聚焦于一个创新性的转子油冷方案,通过以下图示来展示其核心结构:
该方案与传统方法相比,突出表现是增加了额外的冷却通道供给给转子的系统。这些通道从前盖进入并形成环形路径,在定子铁芯内部运行,最终汇集至转子内部,再次穿过前盖以完成循环。
二、电机内的复杂结构
为了实现上述布局,我们需要仔细观察和理解电机前后盖以及机壳的精巧构造,如下所示:
值得注意的是,机壳中的轴向通道采用了一种多入口出口设计,这样做可以显著降低流阻。此外,对于转子的加工工艺,它采用了一种分段焊接形式(此技术可参考另一篇外文资料),该过程涉及到轴摩擦焊工艺,对于感兴趣的人士,可以通过联系作者获得相关信息。
三、迭代仿真过程
我们的仿真步骤如下所列:
我们利用温度场和磁场双向耦合分析作为基础,首先设定初始温度,然后基于这一温度计算损耗,再将损耗反馈至温度场分析中。这种迭代过程持续进行直到达到稳态。在缩短仿真时间方面,我们采用2D数模进行磁场模拟,同时使用3D数模处理温度场分析,并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测量数据与仿真数据进行对比评估,以2300rpm, 7.38Nm工作条件为例,可见误差控制在10%之内。具体数据如下图所示:
五、高效改进措施
优化机壳冷却通道
我们比较了三个不同的通道结构,如下:
分析结果表明,在流量较低时,一种b类型的结构对于绕组提供更佳的冷却效果,而当流量增高时,其性能不再领先,即使其设计更加复杂。这意味着在选择机壳通道时应结合考虑流体流量,从而找到最佳匹配。
精确调整转子入口角度
对于进出油口角度,我们有几个预设选项如图所示:
经过特定角度设置后的多次仿真测试得出了以下结果:
实际应用试验
实际产品采纳六个独立油路渠道安装,如下图所示:
测试结论总结
结果显示风冷方式需80分钟才能达到130℃;单壳体油冷方式需80分钟才能达到110℃;同时两者均已达成平衡;而加轴式则仅需30分钟便能维持80℃并且也达成了平衡。
比较常规方案性能
相关实验数据展示了本方案与其他常见方法(风冷和单壳体喷射)相比,该方案线圈温度减少50%,而与单壳体喷射相比减少38%,因此被证明是一种有效提升电机功能的新途径。