今日,我们将深入探讨电动汽车转子油冷电机设计的奥秘。文章详细解读了油路设计中的变量优化过程,并对不同方案进行了全面对比。本文旨在为广大同仁提供设计流程的借鉴,以解决实际问题。
一、油路布局
首先,我们来看看皖南电机油冷系统的整体布局。与传统方案相比,本方案在常规定子水冷的基础上,新增了转子冷却油路。冷却油从前盖流入机壳,绕定子铁芯形成环形油路,再由后盖汇集至转子内部,*终从前盖出口流出。
二、电机油冷结构
为了实现上述油路,皖南电机前后盖与机壳的结构如下所示。值得一提的是,电机机壳的轴向油道采用多进出口设计,以降低流阻。
三、仿真迭代过程
仿真过程如下所示。仿真基于温度场与电磁场的双向耦合分析,首先设定初始温度,通过电磁仿真计算该温度下的损耗,再将损耗传递至温度场分析。如此反复迭代,直至达到稳态。
四、实际测量验证
测量电机不同位置的实时温度,并与仿真值进行对比分析。以2300rpm,7.38Nm工作状态为例,仿真误差控制在10%以内。
五、电机优化
1、机壳冷却油道
三种不同形式的油道如下所示。分析不同流量条件下的定子和转子温度,如下所示。图表显示,可根据系统流量和温度要求,综合考虑后确定机壳油道结构。
2、转子进出油口
转子的进油口和出油口角度为可选变量,变量设置如下所示角度。通过对几组特定角度值进行仿真,得出如下结果。
六、测试方法
实际样机在定子机壳上开设六个油冷通道,如下所示。测量定转子温度,在定子线包、铁芯、机壳上分别放置热敏电阻,转子上无法直接测量,采用标签纸进行测定。
试验系统:
七、试验结果
三种条件:风冷、单壳体油冷和壳体加轴油冷
结果:
风冷在80分钟后电机温度130℃,且未达到平衡
单壳体油冷在80分钟后电机温度110℃,达到平衡
壳体加轴油冷在30分钟后电机温度80℃,达到平衡
八、总结
相较于传统风冷,本方案线圈温度降低了50%,与单壳体油冷方案相比,线圈温度降低了38%,因此是一种有效的提高电机冷却能力的方案。