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理念,以期为读者解决实际问题提供帮助。
一、油路走向
首先,我们将聚焦于该电机油冷系统的总体布局,其核心在于特殊的转子冷却路线。与传统水冷定子方案不同,本设计不仅保留了定子的环形油道,还增加了一条专门供转子的冷却通道。这种创新之处在于,将前盖作为入口,后盖作为汇集点,将冷却液循环至转子的内部,从而实现从前盖到出口的完整流程。
二、电机油冷结构
为了实现上述复杂路线,电机需要具备精确设计的前后盖和机壳结构,如图所示。这包括多进出口轴向设计以减少流阻,以及独特加工工艺(参考另一篇外文介绍)的分段焊接技术,以优化转子的结构。
三、仿真迭代过程
仿真过程涉及双向耦合分析,即温度场和磁场之间相互作用。在初始温度基础上,通过反复计算损耗并更新温度场,最终达到稳态。此迭代步骤采用2D数模电磁仿真与3D数模温度分析结合,以缩短计算时间,并基于经验值估计换热系数。
四、实际测量验证
通过对比实验数据与仿真的结果,我们发现,在2300rpm工作状态下,与预测值相差仅10%左右。这表明我们的模型准确性高,可以用于实际应用评估。
五、电机优化
机壳Cold Oil Path:
我们探讨了三种不同形式的Oil Path,如图所示,并根据流量和温度要求综合考虑来选择最佳选项。
结果显示,当流量较低时,a-b路径更有效;当流量较高时,则b-c路径更适宜。这意味着我们必须考虑到具体条件来确定最适合的通道配置。
转子进出Oil口:
转子上的进出Oil口角度也是一个可调整参数,如图所示。
通过多组特定角度下的仿真,我们得出了最佳组合——第三组,为最优解。
六、测试方法:
实验样品安装六个单独通道用于油温控制。以下是具体安装位置:
七、试验结果:
三种不同的测试条件:风力制动(80分钟),单壳体热管理(110℃)和加轴热管理(80℃),均达到了平衡状态。
从时间序列比较中可以看出,在30分钟内两种热管理方式效果相当,但之后出现明显差异,这说明加轴热管理有潜力成为一种更有效的手段。
八、结论:
此方案不仅降低了线圈温度50%,还超越了传统单壳体方案38%,因此它是一种提高性能、高效率且实用的新型改良方案。