研究新能源汽車灌封電機溫度特性

　　摘要：新能源汽車的發展可以很大程度上降低我國汽車行業對是石油的依賴性，給汽車行業發展帶來了新的機遇與挑戰。現目前，新能源汽車主要有燃料電池汽車、純電動汽車、增程式混合動力汽車、插電式混合動力汽車等4種，而以上新能源洗車均需要電機作為驅動部件，所以電機對新能源汽車的發展有著非常重要的作用。而新能源汽車方面的技術發展還不成熟，存在較多的問題，其中一個問題便是現有電機相關技術不能滿足新能源汽車對其電機的要求。為了促進新能源汽車行業的發展，本文對新能源汽車灌封電機的原理、基本參數、熱參數以及電機的流場、溫度場進行了研究，總結了新能源汽車灌封電機溫度特性。

　　關鍵詞：新能源汽車;灌封;電機溫度特性

　　前言

　　近年來，隨著我國社會經濟與科技的快速發展，能源問題也愈發凸顯，眾多科學家轉向了新能源的研究。其中，新能源汽車的研究中，大家發現電機大小與質量對新能源汽車的性能有著大的影響。體積小、功率密度高、質量輕的電機一般均存在著散熱壓力大的問題。為了減少電機的散熱壓力，已有的方式是為電機配水套裝置進行液冷。現目前的研究重點為如何在電機殼體與電機內部之間建立導熱性能良好的通道。使用電機灌封技術，在定子槽中的繞組和端部繞組處灌入一定量的灌封膠，灌封膠選取熱導率高的材料，能有效改善繞組的導熱效率。

　　新能源論文投稿刊物：《能源基地建設》創于198年，由中國能源基地研究主辦，能源建設刊物。旨在宣傳國家關于能源基地開發建設的方針、政策，對能源基地建設中的綜合性、長遠性、全局性重大理論與實踐問題進行深入研究和探討。

　　1新能源汽車灌封電機相關分析

　　新能源汽車灌封電機模型

　　新能源汽車灌封電機的形狀比較復雜，具有非常多的細節特點，部分特點對仿真的影響較小，部分則影響非常大，所以需要對這些細節進行合理的簡化，主要簡化方式如下：電機外殼上花紋、倒角、吊耳等對導熱性能影響較小的細節可以適當進行忽略;軸承等需要進行旋轉的部件可以進行去除，但需要將其損耗加載在其他位置，避免出現較大的誤差;可以將所有的槽絕緣、端絕緣以及對應的繞組等效成為一個整體，但需要注意其熱參數的等效設置[1]。

　　新能源汽車灌封電機基本參數

　　本次研究采用的是灌封膠水型號為亨斯邁CW30334/HW30335，對應的導熱系數為1.2W/(m·K)。進行灌封時，注意不能在定子周圍留下縫隙，應全部填滿，以隔絕空氣作用。

　　新能源汽車灌封電機熱參數

　　一般情況下，電機在進行運轉時，電能存在一定程度的損耗，所以不會完全轉化為機械能。這些損耗的能量大多是轉化為熱能最后被電機吸收，使得電機溫度上升。相關的損耗主要發生在機械損耗、繞組的電阻銅損耗等部位。繞組上銅絲的電阻率會隨著溫度的升高而增加，所以會一定程度上增加銅的損耗量，在進行相關研究時，應考慮到這種情況。相關變化關系可以通過UDF函數的功能進行計算分析。可以仿真計算可以獲得，在額定工況下，100℃時電機中各項損耗值為：繞組銅損耗為1410W;機械損耗為160W;渦流損耗為10W;鐵損耗為570W。繞組的結構較為復雜，包含了多匝線圈、空氣、浸漬漆、層絕緣等多種內容，難以實現完全性建模，所以可以使用等效的方法，將槽內繞組等效設為具有鐵槽心的雙層等效體。內層為銅層，主要是銅線等效層;外形為槽內絕緣等效層[3]。

　　2新能源汽車灌封電機的溫度場分析

　　2.1條件設置

　　基于以上模型及參數設置，進行穩態仿真實驗，記錄并分析灌封電機與未灌封電機的流場與溫度場的異同。設置兩種電機均在額定工況下進行工作，設置額定轉速為3000r/min，設置額定扭矩為100N·m。設置對應邊界條件為：機殼和端蓋外壁15W/m2K;水道入口水溫為60℃;水道入口直徑為20mm;水道出口無壓力[4]。

　　2.2仿真實驗分析

　　進行未灌封電機仿真實驗時發現，電機的最高溫度部位為端部繞組，約為120.32℃，其中，定子繞組內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，其熱阻較大。未灌封電機中，銅層兩端的中部溫度最高，整個銅層的處于兩端溫度高、中間溫度低的狀態，最高溫度約為115.89℃。進行灌封電機仿真實驗時發現，轉子出的溫度最高，約為107.47℃，分析其原因為灌封促使定子溫度較大幅度的降低。對灌封機等效銅層溫度進行分析發現，其最高溫度約為97.38℃，與未灌封電機相比有明顯下降。實驗發現端部繞組部分的上表面溫度最低，靠近轉子部位的內表面溫度最高，可以清楚的進行灌封膠改善端部繞組表面散熱能力的分析。在灌封機仿真實驗中，還發現銅層溫度的變化趨勢與未灌封機相同，且端部繞組的散熱能力低于槽內繞組。

　　2.3實際實驗驗證

　　本次研究主要使用了溫升試驗的方法，將仿真計算結果與實際實驗溫度進行對比。發現未灌封電機與灌封電機傳感器溫度隨時間的變化中最高溫度、最低溫度的仿真值與實驗值之間的差異較小，仿真的精準度較高，具有一定的研究與工程價值。

　　3總結

　　新能源汽車灌封電機推動了新能源汽車工藝的發展，優化了新能源電機的制作工藝，能有效解決電機定子繞組灌封AB雙組份樹脂類膠工序。通過本文研究內容可得出以下結論：電機灌封能較好的改善電機內阻繞組的散熱能力，且對轉子的影響較小，不會使轉子發生部分位置溫度升高而變形。未灌封的電機會在端部繞組與槽內繞組之間形成溫度梯度，且槽內繞組的散熱能力明顯好于端部繞組，而電機灌封能夠在電子的機殼遇端部繞組之間形成導熱通道，增強了端部繞組散熱的能力，在這種情況下，槽內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通過槽內繞組散出。

　　參考文獻：

　　應紅亮,黃蘇融,張琪,鄭陽,李振.電動汽車用高性能直驅輪轂電機研制[J].機械工程學報,2019,55(22):5-10.

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

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

　　亨斯邁推出全新愛牢達Araldite電機灌封膠產品[J].環球聚氨酯,2018(09):9.

　　宋真玉.基于新能源汽車電機的灌封膠研究[J].粘接,2019,40(08):1-4.

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