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電動機熱管理分析

根據(jù)上文所提到的，本總成結(jié)構(gòu)熱分析主要針對于電動機的兩種不同的熱管理方案分析，通過對比分析電動機內(nèi)部各零部件溫度場分布，從而得出兩種方案的差異性和未來發(fā)展趨勢的可行性。下圖3為電動機徑向剖面示意圖(包括熱傳遞途徑)。

在開始分析兩種熱管理方案的溫度場分布時，假設(shè)電動機的熱損耗均以熱傳導(dǎo)及熱對流的方式被電動機水套及轉(zhuǎn)子內(nèi)部油冷給吸收，并轉(zhuǎn)化成為電動機的溫升。電動機殼體及端蓋、變速器殼體等均處于室溫狀態(tài)，無風條件下，開展此前提下的散熱仿真分析。其各個零部件的材料屬性及加載的邊界條件等設(shè)置均為相同的情況下進行分析，且為了簡便其前處理、運算過程，對其總成結(jié)構(gòu)的溫升模型及導(dǎo)熱/散熱問題進行如下歸納假設(shè)：

(1)總成結(jié)構(gòu)中損耗均轉(zhuǎn)化為熱量，且通過散熱介質(zhì)傳遞;

(2)總成機殼表面的風散熱問題暫不考慮;

(3)不考慮材料隨溫度的變化影響;

(4)不考慮熱輻射的影響;

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(5)不考慮集膚效應(yīng)的影響。

1. 熱管理方案一(僅電動機定子水冷套的熱管理方案)

本節(jié)主要是在總成結(jié)構(gòu)中電動機冷卻熱管理只采用電動機定子水冷的情況下，針對電動機各零部件的溫度場分析。電動機轉(zhuǎn)子的熱傳遞則主要是先通過轉(zhuǎn)子本身材質(zhì)的熱傳導(dǎo)方式到轉(zhuǎn)子表面，然后通過定轉(zhuǎn)子之間氣隙空氣的熱對流傳熱傳輸?shù)蕉ㄗ硬考希缓笸ㄟ^定子本身的熱傳導(dǎo)和水冷套的熱對流方式，最終把熱量傳遞散熱出去。根據(jù)等效熱阻網(wǎng)絡(luò)模型的溫度場分布，需要計算出電動機定轉(zhuǎn)子及氣隙的材料熱性能參數(shù)、熱對流換熱系數(shù)等。圖4為電動機水冷套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 電動機水冷散熱結(jié)構(gòu)

針對電動機本體熱管理分析利用等效熱阻網(wǎng)絡(luò)法模型計算;首先需要查出電動機各個零部件的材料熱性能參數(shù)，其次需要計算出電動機零部件之間存在熱對流時的等效換熱系數(shù)等，例如定子水冷套與水的等效換熱系數(shù)和定轉(zhuǎn)子之間氣隙的等效散熱系數(shù)的計算等。通過流體力學(xué)仿真軟件進行仿真計算得出各熱傳導(dǎo)熱對流等需要的參數(shù)，最終把各參數(shù)帶入到等效熱阻網(wǎng)絡(luò)法的數(shù)學(xué)矩陣模型中，將很簡便的得出各零部件的溫度場變化情況。