导语:本文详细阐述了油路设计中各关键参数的优化过程,并对多种方案进行了深入对比分析。文章旨在通过解读其设计思路,帮助解决实际工程问题。
一、油路布局首要考量
首先,我们将聚焦于电动汽车转子油冷电机的创新方案,其独特之处在于,在传统水冷定子基础上,引入了转子专用的冷却系统。该系统采用环形流道,从前盖进入机壳,再经过后盖汇集至转子内部,最终从转子出口返回前盖。
二、电机结构与特性
为了实现上述油路布局,电机的前后盖及机壳结构设计如下图所示。值得注意的是,轴向油道采取了多入口多出口策略,以减少流阻。此外,对于转子的加工方式,我们采用分段焊接工艺,以确保其结构稳固和效能。
三、仿真迭代模拟
仿真过程如图所示,是基于温度场与电磁场双向耦合分析。初始温度设定后,便开始反复迭代计算损耗与温度变化,直至达到稳态。在此过程中,为缩短仿真时间,我们采用2D数模进行电磁场模拟,而3D数模用于温度场分析。此外,将换热系数赋予经验值,以便更准确地预测空气间隙换热效率。
四、实际试验验证
通过测试不同工作状态下的实际温度,与仿真结果进行对比分析。这包括2300rpm和7.38Nm等工作条件下,误差控制在10%以内,如下图所示。
五、技术改进措施
机壳冷却通道优化
分别展示了三种不同形式的通道,并根据流量条件下定子和转子的温度分布进行比较,如下图所示。
结果表明,在考虑到流量和需求后,可以确定最适宜的通道设计以获得最佳效果。在低流量时,一种方案提供显著提高;而高流量时,不同方案之间相差不大,但增加复杂性并不总是有益无害。
转子进出口角度选择
转子的进出口角度是一个可调节参数,它可以设置为以下几组不同的角度,如下图所示。
经过特定角度值的仿真得到以下结果:
可见第三组为最佳选项。
六、实验方法与设备
实际样品安装六个额外的单向通道,如下图:
七、实验结果总结
三种测试条件分别是风冷、三个单独独立开启且仅使用一个通道(即单壳体)以及所有三个同时开启(即壳体加轴)的配置情况。实验结果显示:
- 风冷需要80分钟才能达到130℃才基本平衡;
- 单壳体油冷需80分钟才能达到110℃平衡;
- 壁体加轴同时开启则仅需30分钟就能降至80℃并达成平衡状态;
从时间序列来看,即使初期两者表现相似,但随着时间推移,这两者的差距逐渐扩大。
八、本次研究总结
本新型方案较传统风冷法线圈温降50%,且较单壳体油封法线圈温降38%,因此是一套有效提升制动能力的手段。