导语:本文详细阐述了油路设计中各关键因素的优化策略,并对多种方案进行了深入对比分析。本篇文章旨在解读其设计过程,期望为解决实际问题提供有益启示。今天,我们将分享一篇关于电动汽车转子油冷电机方案的文献探究,内容涵盖了油路设计中的每个变量优化流程以及不同方案间的精确比较。本文全面解析其设计步骤,以期帮助大家更好地应对实践挑战。
一、油路布局
首先,让我们审视这款独具特色的电机油冷整体架构,它的走向如图所示:
与传统配置相比,这项创新之处在于,在一般水冷定子基础上,额外增设转子的冷却系统。该系统通过前盖引入冷却液,将其分配至定子铁芯形成环形通道,最终汇集到转子的内部,然后从转子内到达前盖出口。
二、电机结构
为了实现上述布局,电机前后盖和壳体采用如下图所示结构:
值得特别提及的是,壳体轴向通道采用了多入口出口设置,使得通道阻力较小。此外,对于转子而言,采纳两段加工后焊接形式(请查阅另一篇外文报告,该报告详述轴摩擦焊工艺,以了解更多信息),转子的构造如下图展示:
三、仿真迭代过程
仿真基本流程见下方图表:
仿真循环基于温度场与磁场双向耦合分析,从初始温度开始,再依据此温度下的损耗进行计算,并将损耗反馈给温度场分析。如此反复迭代直至达到稳态状态。在缩短模拟时间方面,我们采用2D数模来处理电磁场,而对于3D数模则专注于温度场分析,其中空气间隙换热系数参考经验值。
四、实际测量验证
测量设备记录了不同位置和实际温度,与预测结果进行对比分析。在2300rpm及7.38Nm工作条件下,可确认误差控制在10%以内。具体数据见以下图表:
五、电机改进措施:
选择最佳壳体通道类型
三种不同形式的通道安排如下所示:
通过考虑流量条件,本组研究发现A-B选项适用于低流量环境,其绕组效率显著提高;C相较B,其效率提升不明显;但当流量增加时,无论是绕组还是转子的效率都无法超越B。这意味着在选择壳体通道时,我们应结合实际流量需求找到最佳匹配方案。
转子进出口角度调整
可调节角度,如同以下几组特定角度设置所示:
通过分别对这些特定角度执行仿真,我们获得以下结果:
从比较中可知第三组为最优解决方案。
六、测试方法
实验样品安装六个侧面排列的水冷孔洞,如下图展示:
七、试验结论
三个试验条件包括风冷单壳油冷和壳加轴油冷。
试验结果显示:
风冷80分钟后未达到平衡点且最高温130℃,
单壳油冷80分钟后已达到平衡点且最高温110℃,
壁加轴Oil Cold30分钟即达平衡点并保持80℃高温状态。
八、总结
本案例相较常规风扇散热技术线圈降温幅度为50%,而单壁装置水循环制降温幅度仅38%,因此是一种有效提升发动机散热能力的手段。