市場上新能源車型使用的電機(jī)主要包括風(fēng)冷,水冷和油冷,車用主要以水冷和油冷為主。如何選擇電機(jī)冷卻方式,下面進(jìn)行相關(guān)探討。
一、基本情況
水冷電機(jī)采用電機(jī)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(jī)繞組,如圖1所示。
水冷電機(jī)冷卻水套設(shè)計需要根據(jù)繞組和鐵芯冷卻需求進(jìn)行形狀、局部加強冷卻、引導(dǎo)冷卻等各種優(yōu)化設(shè)計,水冷冷卻不能直接接觸繞組進(jìn)行冷卻,冷卻效果受限,水冷電機(jī)最大功率也受到了限制,水冷冷卻示意如圖2。
油冷電機(jī)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(jī)高集成設(shè)計,共用潤滑油,如圖3所示。
油冷電機(jī)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(jìn)行冷卻,冷卻效果更好,有利于電機(jī)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(jī)與傳動系統(tǒng)高度集成,電機(jī)與傳動采用共用潤滑冷卻系統(tǒng),電機(jī)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(fā)展趨勢,當(dāng)下水冷產(chǎn)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(yīng)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(fēng)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(jī)轉(zhuǎn)速功率提升等油冷越來越凸顯優(yōu)勢;
4、目前混動箱用油無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),還是以各自企業(yè)各自型號標(biāo)準(zhǔn)定義為主,所以混動箱潤滑冷卻油未來標(biāo)準(zhǔn)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(jié)鐵芯、效率、磨損、耐久、熱管理、氣體卷入、介電性等都需要規(guī)范定義要求,如圖6所示,混動用油需要關(guān)注多方面油品性能;
5、對于潤滑冷卻油品使用,目前比較關(guān)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(jù)需求匹配添加劑滿足性能需求,國內(nèi)品牌包括統(tǒng)一、昆侖,長城等,但油品性能添加劑這塊國內(nèi)受限;
7、新型冷媒或thermal fluid開發(fā)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(fā)展方向。
三、小結(jié)
在電機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢明顯:高功率、高效率、小型化、高轉(zhuǎn)速等,電機(jī)新技術(shù)發(fā)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(dāng)下和未來的主流方向;混動變速箱專用油尚無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),期待未來有專用標(biāo)準(zhǔn),以便為混動電機(jī)冷卻追尋發(fā)展更好的冷卻介子和熱管理方式。
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