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研究新能源汽車灌封電機(jī)溫度特性

所屬分類:經(jīng)濟(jì)論文 閱讀次 時(shí)間:2020-05-26 11:02

本文摘要:摘要:新能源汽車的發(fā)展可以很大程度上降低我國(guó)汽車行業(yè)對(duì)是石油的依賴性,給汽車行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),F(xiàn)目前,新能源汽車主要有燃料電池汽車、純電動(dòng)汽車、增程式混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車等4種,而以上新能源洗車均需要電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件

  摘要:新能源汽車的發(fā)展可以很大程度上降低我國(guó)汽車行業(yè)對(duì)是石油的依賴性,給汽車行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn),F(xiàn)目前,新能源汽車主要有燃料電池汽車、純電動(dòng)汽車、增程式混合動(dòng)力汽車、插電式混合動(dòng)力汽車等4種,而以上新能源洗車均需要電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件,所以電機(jī)對(duì)新能源汽車的發(fā)展有著非常重要的作用。而新能源汽車方面的技術(shù)發(fā)展還不成熟,存在較多的問(wèn)題,其中一個(gè)問(wèn)題便是現(xiàn)有電機(jī)相關(guān)技術(shù)不能滿足新能源汽車對(duì)其電機(jī)的要求。為了促進(jìn)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展,本文對(duì)新能源汽車灌封電機(jī)的原理、基本參數(shù)、熱參數(shù)以及電機(jī)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究,總結(jié)了新能源汽車灌封電機(jī)溫度特性。

  關(guān)鍵詞:新能源汽車;灌封;電機(jī)溫度特性

能源基地建設(shè)

  前言

  近年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的快速發(fā)展,能源問(wèn)題也愈發(fā)凸顯,眾多科學(xué)家轉(zhuǎn)向了新能源的研究。其中,新能源汽車的研究中,大家發(fā)現(xiàn)電機(jī)大小與質(zhì)量對(duì)新能源汽車的性能有著大的影響。體積小、功率密度高、質(zhì)量輕的電機(jī)一般均存在著散熱壓力大的問(wèn)題。為了減少電機(jī)的散熱壓力,已有的方式是為電機(jī)配水套裝置進(jìn)行液冷,F(xiàn)目前的研究重點(diǎn)為如何在電機(jī)殼體與電機(jī)內(nèi)部之間建立導(dǎo)熱性能良好的通道。使用電機(jī)灌封技術(shù),在定子槽中的繞組和端部繞組處灌入一定量的灌封膠,灌封膠選取熱導(dǎo)率高的材料,能有效改善繞組的導(dǎo)熱效率。

  新能源論文投稿刊物:《能源基地建設(shè)》創(chuàng)于198年,由中國(guó)能源基地研究主辦,能源建設(shè)刊物。旨在宣傳國(guó)家關(guān)于能源基地開(kāi)發(fā)建設(shè)的方針、政策,對(duì)能源基地建設(shè)中的綜合性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性、全局性重大理論與實(shí)踐問(wèn)題進(jìn)行深入研究和探討。

  1新能源汽車灌封電機(jī)相關(guān)分析

  新能源汽車灌封電機(jī)模型

  新能源汽車灌封電機(jī)的形狀比較復(fù)雜,具有非常多的細(xì)節(jié)特點(diǎn),部分特點(diǎn)對(duì)仿真的影響較小,部分則影響非常大,所以需要對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化,主要簡(jiǎn)化方式如下:電機(jī)外殼上花紋、倒角、吊耳等對(duì)導(dǎo)熱性能影響較小的細(xì)節(jié)可以適當(dāng)進(jìn)行忽略;軸承等需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的部件可以進(jìn)行去除,但需要將其損耗加載在其他位置,避免出現(xiàn)較大的誤差;可以將所有的槽絕緣、端絕緣以及對(duì)應(yīng)的繞組等效成為一個(gè)整體,但需要注意其熱參數(shù)的等效設(shè)置[1]。

  新能源汽車灌封電機(jī)基本參數(shù)

  本次研究采用的是灌封膠水型號(hào)為亨斯邁CW30334/HW30335,對(duì)應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為1.2W/(m·K)。進(jìn)行灌封時(shí),注意不能在定子周圍留下縫隙,應(yīng)全部填滿,以隔絕空氣作用。

  新能源汽車灌封電機(jī)熱參數(shù)

  一般情況下,電機(jī)在進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),電能存在一定程度的損耗,所以不會(huì)完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。這些損耗的能量大多是轉(zhuǎn)化為熱能最后被電機(jī)吸收,使得電機(jī)溫度上升。相關(guān)的損耗主要發(fā)生在機(jī)械損耗、繞組的電阻銅損耗等部位。繞組上銅絲的電阻率會(huì)隨著溫度的升高而增加,所以會(huì)一定程度上增加銅的損耗量,在進(jìn)行相關(guān)研究時(shí),應(yīng)考慮到這種情況。相關(guān)變化關(guān)系可以通過(guò)UDF函數(shù)的功能進(jìn)行計(jì)算分析?梢苑抡嬗(jì)算可以獲得,在額定工況下,100℃時(shí)電機(jī)中各項(xiàng)損耗值為:繞組銅損耗為1410W;機(jī)械損耗為160W;渦流損耗為10W;鐵損耗為570W。繞組的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,包含了多匝線圈、空氣、浸漬漆、層絕緣等多種內(nèi)容,難以實(shí)現(xiàn)完全性建模,所以可以使用等效的方法,將槽內(nèi)繞組等效設(shè)為具有鐵槽心的雙層等效體。內(nèi)層為銅層,主要是銅線等效層;外形為槽內(nèi)絕緣等效層[3]。

  2新能源汽車灌封電機(jī)的溫度場(chǎng)分析

  2.1條件設(shè)置

  基于以上模型及參數(shù)設(shè)置,進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真實(shí)驗(yàn),記錄并分析灌封電機(jī)與未灌封電機(jī)的流場(chǎng)與溫度場(chǎng)的異同。設(shè)置兩種電機(jī)均在額定工況下進(jìn)行工作,設(shè)置額定轉(zhuǎn)速為3000r/min,設(shè)置額定扭矩為100N·m。設(shè)置對(duì)應(yīng)邊界條件為:機(jī)殼和端蓋外壁15W/m2K;水道入口水溫為60℃;水道入口直徑為20mm;水道出口無(wú)壓力[4]。

  2.2仿真實(shí)驗(yàn)分析

  進(jìn)行未灌封電機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),電機(jī)的最高溫度部位為端部繞組,約為120.32℃,其中,定子繞組內(nèi)部溫度高于繞組表面,存在溫度梯度。分析其主要原因是繞組表面存在有絕緣物質(zhì),其熱阻較大。未灌封電機(jī)中,銅層兩端的中部溫度最高,整個(gè)銅層的處于兩端溫度高、中間溫度低的狀態(tài),最高溫度約為115.89℃。進(jìn)行灌封電機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)子出的溫度最高,約為107.47℃,分析其原因?yàn)楣喾獯偈苟ㄗ訙囟容^大幅度的降低。對(duì)灌封機(jī)等效銅層溫度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),其最高溫度約為97.38℃,與未灌封電機(jī)相比有明顯下降。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)端部繞組部分的上表面溫度最低,靠近轉(zhuǎn)子部位的內(nèi)表面溫度最高,可以清楚的進(jìn)行灌封膠改善端部繞組表面散熱能力的分析。在灌封機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)中,還發(fā)現(xiàn)銅層溫度的變化趨勢(shì)與未灌封機(jī)相同,且端部繞組的散熱能力低于槽內(nèi)繞組。

  2.3實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

  本次研究主要使用了溫升試驗(yàn)的方法,將仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)溫度進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)未灌封電機(jī)與灌封電機(jī)傳感器溫度隨時(shí)間的變化中最高溫度、最低溫度的仿真值與實(shí)驗(yàn)值之間的差異較小,仿真的精準(zhǔn)度較高,具有一定的研究與工程價(jià)值。

  3總結(jié)

  新能源汽車灌封電機(jī)推動(dòng)了新能源汽車工藝的發(fā)展,優(yōu)化了新能源電機(jī)的制作工藝,能有效解決電機(jī)定子繞組灌封AB雙組份樹(shù)脂類膠工序。通過(guò)本文研究?jī)?nèi)容可得出以下結(jié)論:電機(jī)灌封能較好的改善電機(jī)內(nèi)阻繞組的散熱能力,且對(duì)轉(zhuǎn)子的影響較小,不會(huì)使轉(zhuǎn)子發(fā)生部分位置溫度升高而變形。未灌封的電機(jī)會(huì)在端部繞組與槽內(nèi)繞組之間形成溫度梯度,且槽內(nèi)繞組的散熱能力明顯好于端部繞組,而電機(jī)灌封能夠在電子的機(jī)殼遇端部繞組之間形成導(dǎo)熱通道,增強(qiáng)了端部繞組散熱的能力,在這種情況下,槽內(nèi)繞組的散熱能力依舊高于端部,所以端部繞組的部分熱量還是會(huì)通過(guò)槽內(nèi)繞組散出。

  參考文獻(xiàn):

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  董江東,許時(shí)杰,于冰,唐小春.新能源汽車灌封電機(jī)溫度特性研究[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2019,46(10):92-98+110.

  黎超華,曾亮,尹超,李鴻巖,姜其斌.電機(jī)封裝用高性能有機(jī)硅灌封膠的研究[J].絕緣材料,2017,50(06):27-31.

  亨斯邁推出全新愛(ài)牢達(dá)Araldite電機(jī)灌封膠產(chǎn)品[J].環(huán)球聚氨酯,2018(09):9.

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