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。通过深入解读其设计理念,我们期望能够为解决实际问题提供有益的参考。
一、油路布局
首先,让我们探讨电动汽车转子油冷永磁电机的独特布局。这套方案相较传统,主要在于在标准水冷定子基础上,额外引入转子冷却系统。冷却液从前盖流经机壳,在定子的铁芯形成环形通道,最终汇聚至转子内部,然后再通过转子内部返回到前盖出口。
二、电机结构设计
为了实现上述布局,电机前后盖及机壳结构如图所示。
值得注意的是,电机的轴向通道采用分段加工并焊接形式,这样做可以显著减少流阻。此外,对于转子而言,它采用两段加工后再焊接的特殊工艺,以确保其稳固性和效率。
三、仿真迭代过程
仿真流程如下图所示:
该过程基于温度场与电磁场之间双向耦合分析,从初始温度开始,再通过计算损耗以确定最终温度,并反复迭代直至达到稳态。在此过程中,利用2D数模分析电磁场和3D数模分析温度场,同时引用经验值来评估空气间隙换热系数。
四、实际测量验证
对不同位置和实际温度进行测量,与仿真结果进行了精确对比。以2300rpm, 7.38Nm工作状态为例,可得到仿真误差控制在10%以下,如下图所示:
五、性能优化
机壳冷却通道
展示了三种不同形式下的通道设计:
根据流量变化的情况下,每种结构下的定子及转子的温度变化可见于以下图表:
综上所述,我们可以根据系统流量以及目标温度要求综合考虑选择最佳机构。此明显显示,在低流量条件下a-b方案提升效果更显著,而c相对于b提升不明显;但在高流量时c无法匹敌b。这意味着当我们设立机械壳体时,要结合现有的液体流量来设计,以找到一个既适合流速又兼顾最佳cooling scheme 的方案。
转子进出口角度设置变量选项,如下所示:
通过几组特定角度值的仿真得出了如下结果。
比较可知第三组搭配是最优解。
六、测试方法与设备配置实物样品安装六个油循环通道,如图所示。
将热敏抵抗器分别放置于定子的线包内、铁芯上和机壳侧面,以及未能直接测温处使用标签纸记录数据点分布如同测试体系:
七、新旧试验结果与比较
风冷80分钟后达130℃且未达到平衡,
单壳体油冷80分钟后达110℃已然平衡,
壳体加轴油冷30分钟后仅需80℃即达平衡。
时间轴上的比较显示单排滤清水与滤清水+喷射涂抹初期表现相同,但随后的区别越发明显扩大,
八总结
此方式远超常规风力涡旋散热法降低线圈温差50%,也超过单行注射涡旋散热法降低32%,因此是一种提高装备散热效能有效手段。