CFD分析车用电机螺旋水路的散热特性

车用驱动电机的合理冷却方式至关重要,直接影响电动汽车的运行稳定性。针对冷却方式中螺旋型水路进行详细的计算流体动力学(CFD)分析。在进水面积相同的条件下,针对方形截面的长宽比值不同进行分析,从流体流动迹线、散热系数、水泵功率、温度分布等多方面综合比较,总结散热特性规律为螺旋型冷却流体研究提供依据。通过有限元法(FEM)对螺旋水路的永磁电机进行温度场耦合分析,仿真给出电机整体温度场分布。最后,应用红外热成像仪测试样机机壳的温度分布,验证FEM温度场分布的一致性,并通过监测绕组端部PT100温度,验证FEM仿真温度场精度,保证整车运行可靠性,为车用电机冷却散热的研究提供一些参考依据。

注塑模具螺旋式随形水路快速设计技术

针对目前注塑模具螺旋式随形水路设计过程复杂耗时且易出错的弊端,根据螺旋式结构的特点,结合水路设计经验提出了一种随形水路自动生成方法。该方法首先基于最小包围盒技术根据模具型芯大小生成辅助螺旋线,通过将螺旋线投影至模具型面的偏置面上,从而得到参考轨迹线。其次对参考轨迹线进行排序,并采用增量弧长法自动生成控制点,计算并比较参考轨迹线的首尾控制点至进出水口坐标点的距离,从而按照随形水路生长方向对所有控制点进行排序。最后调用样条曲线函数,按照顺序串起所有控制点生成轨迹线,沿轨迹线扫描形成冷却管道。以NX软件为平台,二次开发了随形水路自动设计模块与NX无缝衔接,实现了提出的全部算法。实例验证表明,该方法大幅度缩短了设计时间,减轻了设计人员的工作负担,提高了随形水路的设计效率和质量,具有一定的应用价值。

水冷电机水路设计的研究

随着高功率密度电机的发展,散热问题越来越受到关注。水冷作为一种实用的散热方式得到了广泛研究,目前使用较多的水路为轴向"Z"字型和周向螺旋型。本文按照水路设计的步骤,经过详细的推导计算,对两种水路性能做了全面的对比。在分析这两种水路优缺点的基础上,综合考虑了水路的散热效果和对外部散热器及泵体的影响,给出基于电机长径比的水冷电机水路选择方法。将该方法应用于实际工程电机水路设计,具有很好的指导意义。

永磁同步电机的冷却结构优化设计及温度场仿真

根据电动汽车用高功率密度永磁同步电机螺旋水路的结构特点,分析了进出水管布置方式对压力损失的影响,结果表明进出水管切向于水路方式比进出水管法向于水路的压降降低了10.7%。对改变水槽和隔板尺寸的水冷机座进行散热能力与压力损失的仿真计算,通过压降、表面散热系数与散热面积的综合分析,机座水路结构以水槽宽度30 mm、隔板宽度5 mm的方案最佳。基于选定的螺旋水路结构,对电机的流场和温度场进行耦合仿真计算,通过仿真结果与试验数据的对比,验证了电机冷却结构设计的合理性与仿真结果的准确性。

笼障转子无刷双馈电机水冷系统设计

为了降低笼障转子无刷双馈电机的温升,进一步提高其功率密度,提出采用水冷方式替代风扇冷却对该种新型电机进行冷却系统设计。建立水冷系统解析计算模型,分别设计了轴向和螺旋两种水路结构,计算两种水路结构机壳表面温度,并对两种水路结构进行对比分析。选取无刷双馈电机周向1/6区域作为研究对象,建立三维稳态温度场物理模型,通过采用有限元方法计算了电机各部分的温升分布,并对结果进行详细分析。最后将有限元计算结果与解析结果进行对比,验证了螺旋水路冷却方案设计的有效性,为后续水冷样机的研制和进一步实验研究提供理论依据。

水冷电机设计特点分析

水冷电机应用广泛,其设计也有自己的特点。针对水冷电机中机壳水冷结构的两种水路分布方式,即折返型和螺旋型,介绍了水路结构的优缺点和水路设计涉及参数的计算方法。考虑水冷机壳承压问题,给出了机壳内外筒壁强度计算公式。研究内容可为水冷电机的设计提供参考。

改进型快淬冷却辊流场及温度场模拟

设计了一种具有多路平行螺旋水路结构的真空快淬冷却铜辊,并通过数值模拟计算对比分析了普通结构和改进后结构的内部流场和温度场。模拟结果显示冷却水经由具有多路平行螺旋水路冷却铜辊后,能够在短时间内通过,出口处水流速度更快并且温度更高,表明通过多路平行螺旋水路的结构设计,冷却水能够带走更多的热量,因此快淬冷却铜辊拥有更高的热交换能力。在此基础上,设计制作了具有4路平行螺旋水路结构的冷却铜辊,装机并进行了快淬实验,取得了显著的实际效果。