熱管理方案二(電動機(jī)定子冷卻加轉(zhuǎn)子油冷方案)

作為整車驅(qū)動單元和動力傳輸單元的集成結(jié)構(gòu)，其有效地控制總成結(jié)構(gòu)的溫度變化和溫差將是提高整車性能指標(biāo)的有效手段之一，所以需盡可能地利用總成結(jié)構(gòu)中能夠利用的冷卻資源。而在總成結(jié)構(gòu)中，變速器或差速器本身的運轉(zhuǎn)將自供冷卻模式即被動冷卻系統(tǒng)，在集成結(jié)構(gòu)中，電動機(jī)與之主要匹配界面為轉(zhuǎn)動部件，如能把被動冷卻系統(tǒng)中的油冷系統(tǒng)引入到電動機(jī)轉(zhuǎn)動部件中即轉(zhuǎn)子驅(qū)動軸中，這將會大大降低電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸的溫差，從而達(dá)到減輕電動機(jī)定子的水冷要求，即可有效的整體降低電動機(jī)溫升，終可達(dá)到電動機(jī)效率提高和功率密度的提高等性能指標(biāo)。本節(jié)將針對在電動機(jī)定子水冷的基礎(chǔ)上，增加引入變速器或差速器油冷系統(tǒng)進(jìn)入電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸心的熱管理冷卻方案，利用熱阻網(wǎng)絡(luò)法等效模型計算分析出電動機(jī)各零部件的溫度場變化情況。

由于針對同一總成集成結(jié)構(gòu)的溫度場分析，其中熱分析仿真計算中所需的熱源、熱阻、導(dǎo)熱系數(shù)及換熱系數(shù)等熱屬性參數(shù)，均可根據(jù)上節(jié)內(nèi)容所得。不同在于額外增加了轉(zhuǎn)子軸心處的熱傳遞途徑。電動機(jī)轉(zhuǎn)子引入了變速器內(nèi)部提供的油冷系統(tǒng)，且在這部分油冷系統(tǒng)中油冷的流量及流阻將隨差速器轉(zhuǎn)速的不同而變化。所以在不同工況下，電動機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻效果乃至整個電動機(jī)的冷卻效果將隨之變化，鑒于工況的復(fù)雜程度，在此僅針對電動機(jī)在額定和峰值工況下的冷卻效果進(jìn)行溫度場分析。由于電動機(jī)轉(zhuǎn)子即電主軸引入了冷卻流道，從而在該節(jié)點上增加了熱對流的傳遞途徑，即轉(zhuǎn)子熱源傳遞路線使之由原來只向定子側(cè)傳遞途徑增加為既向定子側(cè)傳遞，又能通過轉(zhuǎn)子軸心油道的熱對流傳遞。在此鑒于引入變速器或差速器的油冷系統(tǒng)的復(fù)雜性(涉及到冷卻油道、擋油環(huán)等一系列結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計)，暫不對引入油冷系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)分析。僅假設(shè)在整車處于電動機(jī)額定工況與峰值工況下時，等效變速器或差速器的被動冷卻系統(tǒng)為油泵處理(在油道及擋油環(huán)等影響油流動的結(jié)構(gòu)一定的情況下)，得出油道引入到電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸心處的壓力P與流量q數(shù)值?？傻贸鲭妱訖C(jī)的等效熱阻網(wǎng)絡(luò)模型(見圖6)。由上述所述方法計算出轉(zhuǎn)軸油道中的對流等效換熱系數(shù)等參數(shù)。根據(jù)等效數(shù)學(xué)矩陣模型得出電動機(jī)各個零部件在穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)額定工況與峰值工況下的溫度場變化情況。

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