熱管理方案二(電動機定子冷卻加轉子油冷方案)

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

由于針對同一總成集成結構的溫度場分析，其中熱分析仿真計算中所需的熱源、熱阻、導熱系數及換熱系數等熱屬性參數，均可根據上節(jié)內容所得。不同在于額外增加了轉子軸心處的熱傳遞途徑。電動機轉子引入了變速器內部提供的油冷系統，且在這部分油冷系統中油冷的流量及流阻將隨差速器轉速的不同而變化。所以在不同工況下，電動機轉子的冷卻效果乃至整個電動機的冷卻效果將隨之變化，鑒于工況的復雜程度，在此僅針對電動機在額定和峰值工況下的冷卻效果進行溫度場分析。由于電動機轉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，即轉子熱源傳遞路線使之由原來只向定子側傳遞途徑增加為既向定子側傳遞，又能通過轉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的復雜性(涉及到冷卻油道、擋油環(huán)等一系列結構優(yōu)化設計)，暫不對引入油冷系統的復雜結構進行詳細分析。僅假設在整車處于電動機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為油泵處理(在油道及擋油環(huán)等影響油流動的結構一定的情況下)，得出油道引入到電動機轉子軸心處的壓力P與流量q數值。可得出電動機的等效熱阻網絡模型(見圖6)。由上述所述方法計算出轉軸油道中的對流等效換熱系數等參數。根據等效數學矩陣模型得出電動機各個零部件在穩(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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