散熱冷卻是電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中最難處理的問(wèn)題之一。只有提升電機(jī)的散熱效果, 才能實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。電機(jī)的電磁和熱設(shè)計(jì)之間有很強(qiáng)的相互關(guān)系:
-定子繞組溫度的升高,增大銅損,這直接影響電機(jī)的效率。
-永磁體溫度影響剩磁,導(dǎo)致輸出轉(zhuǎn)矩的下降。
-永磁體過(guò)熱,導(dǎo)致退磁。
-軸承溫度過(guò)高,軸承故障等問(wèn)題。
當(dāng)電機(jī)處于中低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí),定子部分的發(fā)熱量會(huì)顯著增大,其中主要熱源來(lái)自定子繞組和鐵芯內(nèi)部的損耗。
而隨著轉(zhuǎn)速提升至高速區(qū)間,電機(jī)轉(zhuǎn)子組件的發(fā)熱問(wèn)題則會(huì)變得尤為突出。
若無(wú)法對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子實(shí)施有效的散熱措施,這將會(huì)直接影響到電機(jī)整體能效的發(fā)揮,導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)的可靠性、穩(wěn)定性以及能效表現(xiàn)大打折扣。
電機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)多物理域的設(shè)計(jì)問(wèn)題,除了電磁仿真,需要進(jìn)行磁熱耦合,同時(shí)兼顧電磁以及散熱的性能。
為了實(shí)現(xiàn)更高的性能要求,新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)越來(lái)越多地采用了油冷散熱的方案。
在最新版的Motor-CAD軟件中采用的油冷熱建模技術(shù)基于熱網(wǎng)絡(luò)法,同時(shí)結(jié)合專門(mén)針對(duì)油冷電機(jī)通過(guò)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)的無(wú)量綱公式用于油冷仿真計(jì)算,可用于電機(jī)的概念設(shè)計(jì)階段快速對(duì)比不同設(shè)計(jì)方案的電機(jī)散熱情況,更好地評(píng)估電機(jī)方案的合理性:
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