Chlazení krytu motoru EV: Průvodce pro kupujícího designem, materiály a tolerancemi

Trakční motor o výkonu 150 kW, který dodává 142 kW na hřídeli, odvádí zbývajících 8 kW jako teplo do statorového zásobníku menšího než krabice od bot. Průmyslové analýzy připisují 30 až 40 procent poruch motoru s permanentními magnety nadměrnému nárůstu teploty a téměř všechno toto teplo musí odejít jednou komponentou: krytem. To je důvod, proč se chlazení krytu motoru EV posunulo od posledního detailu k disciplíně, která rozhoduje o tom, zda motor dosáhne cíle hustoty výkonu, nebo zda se na zkušební stolici sníží.

Tento průvodce vás seznámí s architekturami chlazení, které vedou teplo skrz kryt, kompromisy mezi materiálem a tloušťkou stěny za nimi a měřitelnými specifikacemi, které by si měl kupující stanovit před uvolněním výkresů dodavateli krytu.

Proč chlazení krytu motoru EV začíná u krytu samotného

Pouzdro je největším samostatným chladičem připojeným ke statoru, takže jeho geometrie, tloušťka stěny a kvalita obrábění nastavují strop, kolik tepla může motor odevzdat.

Teplo generované v měděných vinutích a rotoru musí projít řetězem rozhraní, než se dostane do chladicí kapaliny: izolace vinutí, svazek laminací, lisované uložení mezi svazkem a otvorem pouzdra, stěna pouzdra a nakonec povrch kanálu. Lak, zachycený vzduch a vrstvy oxidu jsou špatné vodiče, takže každé rozhraní přidává tepelný odpor. Špatně opracovaný otvor nebo nerovnoměrné lisované uložení může zachytit teplo bez ohledu na to, jak velkoryse je dimenzován chladicí plášť.

Pouzdro také nese montážní držáky, rozhraní koncového štítu, nástavce snímače a těsnění. Funkce chlazení musí koexistovat se všemi, a proto je chlazení skříně neoddělitelné od výroby skříně: každý kanál, žebro a port musí být tvarovány, obrobeny a testovány na těsnost ve výrobě, nejen nakreslení v CAD.

Uvnitř pláště s pláštěm: vodní pláště a chladicí kanály

Většina sériově vyráběných trakčních motorů EV se chladí nepřímo: směs vody a glykolu cirkuluje přes plášť integrovaný do stěny skříně.

Chladicí kapalina vstupuje přes otvory ve skříni, cestuje podél kanálů, které obalují stator, a vystupuje směrem k chladiči. Axiální kanály probíhají rovnoběžně s hřídelí a jsou jednodušší na obrábění, zatímco spirálové kanály se ovinou kolem otvoru, aby vyrovnaly obvodový teplotní profil. Publikovaný výzkum dvoukanálových krytů ukazuje, že oba mohou být kombinovány, takže jeden okruh upřednostňuje nejžhavější zónu poblíž převisu vinutí, zatímco druhý nese základní zatížení.

Axiální versus spirálové vedení v praxi

Pro dodavatele bydlení rozhoduje o cestě procesu plášť. Hliníková pouzdra tvoří kanály během odlévání; vyrobená a opracovaná pouzdra je skládají z opracovaných kapes, krytů a svařovaných portů. Ať tak či onak, z každého pláště se stane malá tlaková nádoba, která musí projít zkouškou, aniž by se do laminace nasával glykol. Motory s nižším výkonem ve stejném vozidle, jako jsou pohony dmychadel a čerpadel, stále spoléhají na chlazení vzduchem přes žebrovaná nebo ventilovaná pouzdra, což také udržuje poptávku po vlastnostech krytu šetrného k proudění vzduchu.

Skříň motoru ventilátoru Toto pouzdro motoru ventilátoru se vyznačuje precizně navrženou konstrukcí s vnitřním průměrem 130 mm, která nabízí jednotnou tloušťku stěny a přesné rozměry, což zajišťuje... Zobrazit produkt →

Jak přímé chlazení oleje mění požadavky na chlazení skříně motoru EV

Přímé chlazení olejem přenáší chladicí kapalinu na vinutí a rotor, ale neodstraňuje skříň z tepelné dráhy.

U pohonných jednotek chlazených olejem se dielektrická kapalina rozstřikuje nebo zaplavuje přes koncová vinutí a povrchy rotoru a zachycuje teplo tam, kde vzniká. Tento olej pak prochází výměníkem tepla, kde okruh voda-glykol absorbuje energii a přenáší ji do chladiče. Skříň stále obsahuje tento sekundární okruh, stále utěsňuje olej uvnitř komory motoru a stále nastavuje cestu vedení od jádra statoru směrem ven.

Pro kupující to posouvá seznam specifikací. Klouby a těsnění skříně musí udržovat olej při provozní teplotě, materiály a povlaky musí snášet dlouhé vystavení převodovým kapalinám a na kvalitě obrábění vývrtu záleží ještě více než obvykle, protože chlazení oleje obchází pouze část tepelné cesty. Díky plochým statorům, které tlačí výplň štěrbiny a ztráty směrem nahoru, mnoho nových programů provozuje oba systémy najednou: olej u zdroje, plášť ve stěně pouzdra.

Rozhodnutí o materiálu a tloušťce stěny v chlazení krytu motoru EV

Volba materiálu určuje tepelnou vodivost krytu a tloušťka stěny rozhoduje o tom, kolik místa je ponecháno pro kanály, takže oba musí být vybrány společně.

Tlakově litý hliník zůstává výchozím nastavením pro velkoobjemová trakční pouzdra, protože vede teplo několikrát lépe než ocel a odlévá složité pláště levně. Ocelová a nerezová pouzdra si vydobyjí své místo tam, kde dominuje pevnost, rozměrová stabilita, odolnost proti korozi nebo mírné sériové objemy. Postižení vodivosti je skutečné, ale zvládnutelné, protože v opláštěném provedení přispívá konvekční film na rozhraní chladicí kapaliny a přechodový odpor na uložení statoru často stejným odporem jako vedení samotnou stěnou.

Kompenzace nižší vodivosti pomocí geometrie

Když program specifikuje ocel nebo nerez 304, například tam, kde chemie chladicí kapaliny, vymývání nebo dlouhá životnost rozhodují o odolnosti proti korozi, konstruktéři kompenzují geometrií spíše než akceptují ztrátu:

• Tenčí stěny mezi otvorem pouzdra a dnem kanálu v mezích tlaku
• Více kontaktní plochy kanálu prostřednictvím spirálového vedení nebo druhého okruhu
• Kontrolovaný přesah lisovaného uložení, takže stoh laminace dosedá s rovnoměrným kontaktem
• Tepelně vodivé rozhraní na každém spoji kov-kov

Vnitřní průměr 180 Skříň motoru 304SS Tento nerezový kryt motoru se vyznačuje zesílenou konstrukcí s vnitřním průměrem 180 mm, výškou 320 mm a tloušťkou stěny 3 mm. Vyrábí se... Zobrazit produkt →

Tloušťka stěny se táhne v opačném směru. Těžkostěnná pouzdra z ocelových trubek zanechávají velkorysý materiál pro hluboké kanály a vysoké odolné tlaky, což vyhovuje průmyslovým EV hnacím ústrojím a pracovním cyklům mimo dálnice, a přesto každý milimetr stěny navíc přidává odpor vedení. Dno kanálu by mělo sedět co nejblíže k otvoru, jak to síla dovolí.

Těžkostěnná skříň motoru s vnitřním průměrem 127 Tato skříň motoru je precizně vyrobena z vysoce kvalitních bezešvých ocelových trubek. S vnitřním průměrem 127 mm a tloušťkou stěny 7,9 mm poskytuje jak přesné... Zobrazit produkt →

Chcete-li se blíže podívat na návrhy odolné proti korozi, podívejte se na naše nerezové vedení krytu motoru .

Co by si měli kupující zamknout před objednáním chlazeného krytu

O chladicím výkonu se rozhoduje na výkresu dlouho před odříznutím prvního čipu, takže kupující by měli u dodavatele zmrazit krátký seznam měřitelných specifikací.

Pak požádejte spíše o důkazy než o ujištění. Schopný výrobce bydlení by měl bez váhání předat čtyři věci:

1. Materiálové certifikáty a zprávy o tloušťce povlaku
2. Záznamy o zkoušce těsnosti bund, spojené se sériovými čísly jednotky
3. CMM hlásí průměr otvoru, kruhovitost a tloušťku dna kanálu
4. První kontrola výrobku v souladu se skutečnými daty uložení statoru

To je místo, kde si integrovaný výrobce vydělává. Jiangsu Yufeng Electric Co., Ltd. strávila čtyři desetiletí výrobou ocelových, nerezových, silnostěnných a ocelových skříní motorů s lisováním, svařováním, obráběním a povrchovou úpravou pod jednou střechou, inženýrský tým s průměrem více než 20 let zkušeností a roční kapacitou přes pět milionů jednotek. U programů, které vyžadují chlazená pouzdra vyvinutá vedle motoru, tato vertikální integrace zkracuje smyčku mezi změnou konstrukce a vzorkem s testem těsnosti.

Chlazené skříně motoru: Často kladené otázky

Může ocelové nebo nerezové pouzdro chladit EV motor stejně dobře jako hliník?

Ano, když to design chlazení kompenzuje. Ocel vodí zhruba jednu třetinu stejně jako hliník, takže ocelová pouzdra spoléhají na tenčí stěny kanálů, větší plochu kanálů a těsnější lisované uložení. V opláštěných konstrukcích často stejně dominuje konvekce a kontaktní odpor, takže dobře opracovaný ocelový plášť se může rovnat průměrnému hliníkovému.

Zastarává přímé chlazení oleje plášť skříně?

Ne. Chlazení olejem zachycuje teplo ve vinutí a rotoru, ale olej stále odvádí toto teplo do okruhu voda-glykol přes výměník tepla. Většina programů s vysokou hustotou výkonu kombinuje obě metody: olej u zdroje, plášť ve stěně krytu.

Kolik tepla dokáže odvést kryt motoru EV s vodním pláštěm?

Závisí spíše na průtoku chladicí kapaliny, ploše kanálu a kvalitě rozhraní než na samotném materiálu pouzdra. Kapalinové okruhy odvádějí teplo až 50krát účinněji než vzduch na stejném povrchu, a proto opláštěná pouzdra dominují nad několika kilowatty trvalé ztráty.

Co bych měl poslat dodavateli krytu jako první, když zahajuji projekt chlazení EV?

Začněte s vnějším průměrem statoru a strategií uložení, hodnotami průběžných ztrát, typem a průtokem chladicí kapaliny, dostupnou tlakovou ztrátou a požadavky na prostředí. S těmito čísly může dodavatel navrhnout rozložení kanálů, tloušťku stěny a zkušební plán před uvedením cenové nabídky.