市場上新能源車型使用的電機主要包括風冷,水冷和油冷,車用主要以水冷和油冷為主。如何選擇電機冷卻方式,下面進行相關探討。
一、基本情況
水冷電機采用電機外殼鑄造出砂芯水套方式,冷卻液在水套中流動來冷卻電機繞組,如圖1所示。
水冷電機冷卻水套設計需要根據繞組和鐵芯冷卻需求進行形狀、局部加強冷卻、引導冷卻等各種優化設計,水冷冷卻不能直接接觸繞組進行冷卻,冷卻效果受限,水冷電機最大功率也受到了限制,水冷冷卻示意如圖2。
油冷電機采用潤滑油冷卻,冷卻油直接噴淋到冷卻部位,油冷一般混動箱與電機高集成設計,共用潤滑油,如圖3所示。
油冷電機冷卻采用油冷鋼管引入油。鋼管部位開出小孔徑噴油孔。直接采用壓力噴淋方式噴射到溫度較高的繞組部位,直接進行冷卻,冷卻效果更好,有利于電機功率提升,油冷冷卻示意如圖4所示。
油冷冷卻方式,往往電機與傳動系統高度集成,電機與傳動采用共用潤滑冷卻系統,電機冷卻油同步潤滑傳動減速齒輪和軸,如圖5所示。
二、專家看法
1、油冷是發展趨勢,當下水冷產品較多,目前油冷相對水冷成本還是偏高,油冷還是要看對應車型和成本;
2、整車匹配基本是這樣的,大車油冷,需求更大功率,小車水冷,比軟注重成本,微車風冷,冷卻要求不高,追求極致成本;
3、隨著油冷大批量普及,成本降低,熱管理需求增大,電機轉速功率提升等油冷越來越凸顯優勢;
4、目前混動箱用油無行業標準,還是以各自企業各自型號標準定義為主,所以混動箱潤滑冷卻油未來標準這塊實施也是一個主要問題,不同牌子齒輪箱用油對自粘結鐵芯、效率、磨損、耐久、熱管理、氣體卷入、介電性等都需要規范定義要求,如圖6所示,混動用油需要關注多方面油品性能;
5、對于潤滑冷卻油品使用,目前比較關注的還是總體效率的提升,不同油品對摩擦改善效果如下圖7斯特里stribeck曲線所示;
6、目前主流的變速箱用油廠商有殼牌、福斯、美孚,3M不同油品兼容性不同,根據需求匹配添加劑滿足性能需求,國內品牌包括統一、昆侖,長城等,但油品性能添加劑這塊國內受限;
7、新型冷媒或thermal fluid開發也比較前沿,需要解決氣密性、兼容、相變等帶來的種種問題,也是一個發展方向。
三、小結
在電機的技術發展趨勢明顯:高功率、高效率、小型化、高轉速等,電機新技術發展必須匹配更好的冷卻效果加持,目前看油冷方式會成為當下和未來的主流方向;混動變速箱專用油尚無行業標準,期待未來有專用標準,以便為混動電機冷卻追尋發展更好的冷卻介子和熱管理方式。
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