新能源车油冷电机（电动汽车电机的转子作用是）

今天Gary给大家带来了电动汽车转子油冷电机方案的文献综述。文章详细介绍了油路设计中各变量的优化过程，并对各方案进行了对比分析。本文讲解其设计过程，希望能帮助大家解决实际问题。

1、油路方向

首先我们来看看我们要讨论的机油冷却整体解决方案。油路走向如下图所示：

与传统方案相比，该方案的特殊之处在于，在通用定子水冷方案的基础上，增加了转子的冷却油路。冷却油从前盖流入机壳，在定子铁心内形成环形油路，从后盖汇集到转子内部，从转子内部到达前盖出口。

2、电机油冷却结构

为了实现上述油路，电机的前后盖及壳体的结构如下图所示：

值得一提的是，电机壳体的轴向油道采用多个进出油口，使得油道的流动阻力相对较小。

另外，对于转子来说，是分两段加工，然后焊接（这个加工工艺可以参考国外的另一篇文章，里面介绍了轴的摩擦焊接工艺，需要的朋友可以加我的微信） ）。结构如下：

3. 仿真迭代过程

基本仿真流程如下图所示：

仿真过程基于温度场和电磁场的双向耦合分析。首先给出初始温度，然后通过电磁仿真计算该温度下的损耗，然后将损耗传递给温度场分析。重复该迭代直至稳定状态。为了缩短仿真时间，电磁场仿真采用2D数字模型，温度场仿真采用3D数字模型。转子和定子之间相对气隙的传热系数基于经验值。

4、实测验证

测量了电机不同位置的实际温度值并与模拟值进行比较。以2300rpm、7.38Nm的工况为例，可以发现仿真误差在10%以内。具体数值见下图：

5、电机优化

1.底盘冷却油道

三种不同形式的油道如下：

分析三种结构在不同流动工况下的定、转子温度如下图：

从图中可以看出，我们可以根据系统流量和温度要求综合考虑后确定套管内油道的结构。明显地，从a到b，当冷却油流量较低时，绕组的冷却效果明显改善，而c的冷却效果相比b没有明显改善；当冷却油流量较高时，c的绕组和转子的冷却效果均不如b，尽管其结构更复杂。这说明我们在设计壳体的油道时，需要结合冷却油的流量进行设计，从而找到与流量和通道设计相匹配的最佳冷却方案。

2、转子进出油口

转子进出油角度为可选变量，其变量可设置为下图所示角度。

通过模拟几组具体角度值，可以得到下图所示的结果。

通过比较可以看出，第三种组合是最优解。

六、测试方法

实际原型机的定子外壳上有六个油冷却通道。如下所示：

为了测量定子和转子的温度，将热敏电阻分别放置在定子线组、铁芯和外壳上。不能直接在转子上测量，所以用标签纸来测量。测量点如下：

测试系统：

7. 测试结果

三种情况：风冷、单壳油冷、壳加轴油冷

结果：

风冷80分钟后，电机温度为130，尚未达到平衡。

单壳油冷80分钟后，电机温度达到110并达到平衡。

外壳用轴油冷却30分钟后，电机温度达到80并达到平衡。

另外，从时间轴上比较，10分钟前单壳油冷和壳加轴油冷的冷却效果大致相同。 30分钟后，两者的冷却效果出现了明显的差异，并且这种差异有扩大的趋势。

该方案与常见的单壳冷却、喷油方案的冷却效果对比如下表所示：

八、总结

与传统风冷方案相比，该方案线圈温度降低50%。与单壳油冷方案相比，线圈温度下降38%。因此，提高电机冷却能力是有效的解决方案。

审稿人：李茜