Làm mát vỏ động cơ EV: Hướng dẫn cho người mua về thiết kế, vật liệu và dung sai

Một động cơ kéo 150 kW cung cấp 142 kW tại trục sẽ thải 8 kW còn lại dưới dạng nhiệt vào ngăn xếp stato nhỏ hơn hộp đựng giày. Các phân tích của ngành cho rằng 30 đến 40% lỗi động cơ nam châm vĩnh cửu là do nhiệt độ tăng quá mức và gần như toàn bộ lượng nhiệt đó phải thoát ra ngoài qua một bộ phận: vỏ. Đó là lý do tại sao việc làm mát vỏ động cơ EV đã chuyển từ chi tiết ở giai đoạn cuối sang quy tắc quyết định xem động cơ có đạt được mục tiêu mật độ công suất hay giảm tốc độ trên băng thử nghiệm hay không.

Hướng dẫn này trình bày về các kiến trúc làm mát truyền nhiệt qua vỏ, sự cân bằng giữa vật liệu và độ dày của tường đằng sau chúng cũng như các thông số kỹ thuật có thể đo lường mà người mua nên khắc phục trước khi đưa ra bản vẽ cho nhà cung cấp nhà ở.

Tại sao việc làm mát vỏ động cơ EV lại bắt đầu ngay từ chính vỏ động cơ

Vỏ là bộ tản nhiệt đơn lớn nhất được gắn vào stato, do đó, hình dạng, độ dày thành và chất lượng gia công của nó đặt ra giới hạn về lượng nhiệt mà động cơ có thể tỏa ra.

Nhiệt sinh ra trong cuộn dây đồng và rôto phải đi qua một chuỗi các bề mặt tiếp xúc trước khi đến chất làm mát: lớp cách điện của cuộn dây, lớp cán mỏng, lớp ép giữa ống khói và lỗ vỏ, thành vỏ và cuối cùng là bề mặt kênh. Các lớp sơn bóng, không khí bị mắc kẹt và oxit là những chất dẫn điện kém, vì vậy mọi bề mặt đều tăng thêm khả năng chịu nhiệt. Lỗ khoan được gia công kém hoặc khớp ép không đều có thể giữ nhiệt cho dù áo làm mát có kích thước rộng đến đâu.

Vỏ cũng có các giá đỡ, giao diện tấm chắn cuối, trùm cảm biến và vòng đệm. Các tính năng làm mát phải cùng tồn tại với tất cả chúng, đó là lý do tại sao việc làm mát vỏ máy không thể tách rời khỏi quá trình sản xuất vỏ máy: mọi kênh, vây và cổng phải được hình thành, gia công và kiểm tra rò rỉ trong sản xuất chứ không chỉ vẽ bằng CAD.

Bên trong nhà ở có áo khoác: Áo nước và kênh làm mát

Hầu hết các động cơ kéo EV sản xuất đều làm mát gián tiếp: hỗn hợp nước-glycol lưu thông qua một lớp áo được tích hợp vào thành vỏ.

Chất làm mát đi vào qua các cổng trong vỏ, di chuyển dọc theo các kênh quấn quanh stato và thoát ra phía bộ tản nhiệt. Các kênh hướng trục chạy song song với trục và dễ gia công hơn, trong khi các kênh xoắn ốc quấn quanh lỗ khoan để cân bằng biên dạng nhiệt độ theo chu vi. Nghiên cứu được công bố về vỏ kênh đôi cho thấy cả hai có thể được kết hợp, do đó, một mạch ưu tiên vùng nóng nhất gần phần nhô ra của cuộn dây trong khi mạch thứ hai mang tải cơ bản.

Định tuyến theo trục và xoắn ốc trong thực tế

Đối với một nhà cung cấp nhà ở, chiếc áo khoác quyết định lộ trình của quy trình. Vỏ nhôm đúc tạo thành các rãnh trong quá trình đúc; vỏ được chế tạo và gia công xây dựng chúng từ các túi, vỏ và cổng hàn được gia công. Dù bằng cách nào, mỗi chiếc áo khoác đều trở thành một bình chịu áp lực nhỏ phải vượt qua quá trình kiểm tra bằng chứng mà không làm chảy glycol vào ngăn xếp cán. Các động cơ có công suất thấp hơn trong cùng một loại xe, chẳng hạn như bộ truyền động quạt gió và máy bơm, vẫn dựa vào việc làm mát không khí trên các vỏ có vây hoặc thông gió, điều này cũng giúp duy trì nhu cầu về các tính năng vỏ thân thiện với luồng không khí.

Vỏ động cơ quạt Vỏ động cơ quạt này có cấu trúc được thiết kế chính xác với đường kính trong 130mm, mang lại độ dày thành đồng đều và kích thước chính xác, mang lại sự linh hoạt... Xem sản phẩm →

Làm mát dầu trực tiếp thay đổi như thế nào Yêu cầu làm mát vỏ động cơ EV

Làm mát dầu trực tiếp sẽ di chuyển chất làm mát lên cuộn dây và rôto, tuy nhiên nó không loại bỏ vỏ khỏi đường dẫn nhiệt.

Trong các bộ truyền động làm mát bằng dầu, chất lỏng điện môi được phun hoặc làm ngập trên các cuộn dây cuối và bề mặt rôto, thu nhiệt ở nơi nó được tạo ra. Dầu đó sau đó đi qua bộ trao đổi nhiệt, nơi mạch nước-glycol hấp thụ năng lượng và mang nó đến bộ tản nhiệt. Vỏ vẫn chứa mạch thứ cấp đó, vẫn bịt kín dầu bên trong buồng động cơ và vẫn đặt đường dẫn từ lõi stato ra ngoài.

Đối với người mua, điều này làm thay đổi danh sách thông số kỹ thuật. Các khớp nối và vòng đệm của vỏ phải giữ dầu ở nhiệt độ vận hành, vật liệu và lớp phủ phải chịu được thời gian tiếp xúc lâu với chất lỏng truyền động và chất lượng gia công thậm chí còn quan trọng hơn bình thường vì làm mát bằng dầu chỉ đi qua một phần đường dẫn nhiệt. Với stato dây phẳng đẩy khe lấp đầy và tổn thất lên trên, nhiều chương trình mới chạy cả hai hệ thống cùng một lúc: dầu tại nguồn, áo khoác trong thành vỏ.

Các quyết định về vật liệu và độ dày của tường trong việc làm mát vỏ động cơ EV

Việc lựa chọn vật liệu sẽ quyết định độ dẫn nhiệt của vỏ và độ dày của tường quyết định khoảng trống còn lại cho các kênh, vì vậy cả hai phải được chọn cùng nhau.

Nhôm đúc vẫn là lựa chọn mặc định cho vỏ có lực kéo khối lượng lớn vì nó dẫn nhiệt tốt hơn thép nhiều lần và đúc các loại áo khoác phức tạp với giá rẻ. Vỏ bằng thép và không gỉ chiếm ưu thế ở nơi có độ bền, độ ổn định về kích thước, khả năng chống ăn mòn hoặc khối lượng hàng loạt vừa phải. Thiệt hại về độ dẫn là có thật nhưng có thể quản lý được, vì trong thiết kế có vỏ bọc, màng đối lưu ở bề mặt chất làm mát và điện trở tiếp xúc ở khớp nối stato thường đóng góp nhiều điện trở như sự dẫn truyền qua tường.

Bù cho độ dẫn điện thấp hơn bằng hình học

Khi một chương trình chỉ định thép hoặc thép không gỉ 304, chẳng hạn như khi hóa chất làm mát, khả năng tiếp xúc với chất rửa trôi hoặc thời gian sử dụng lâu dài khiến khả năng chống ăn mòn trở thành yếu tố quyết định, các nhà thiết kế sẽ bù đắp bằng hình học thay vì chấp nhận tổn thất:

• Thành mỏng hơn giữa lỗ khoan và sàn kênh, trong giới hạn áp suất
• Diện tích tiếp xúc kênh nhiều hơn thông qua định tuyến xoắn ốc hoặc mạch thứ hai
• Kiểm soát sự can thiệp của lực ép vừa khít để các chỗ xếp chồng lớp cán có tiếp xúc đồng đều
• Các hợp chất có bề mặt dẫn nhiệt ở mọi mối nối kim loại với kim loại

Đường kính trong 180 304SS Vỏ động cơ Vỏ động cơ không gỉ này có thiết kế kết cấu gia cố với đường kính trong 180 mm, chiều cao 320 mm và độ dày thành 3 mm. Nó được sản xuất... Xem sản phẩm →

Độ dày của tường kéo theo hướng ngược lại. Vỏ ống thép có thành nặng để lại vật liệu dồi dào cho các kênh sâu và áp suất bằng chứng cao, phù hợp với hệ thống truyền động EV công nghiệp và chu trình làm việc trên đường cao tốc, tuy nhiên mỗi milimet tường tăng thêm đều tăng thêm khả năng chống dẫn điện. Sàn kênh phải càng gần lỗ khoan càng tốt khi độ bền cho phép.

Đường kính trong 127 Vỏ động cơ có tường nặng Vỏ động cơ này được chế tạo chính xác từ ống thép liền mạch chất lượng cao. Với đường kính trong 127mm và độ dày thành 7,9mm, nó mang lại cả độ chính xác... Xem sản phẩm →

Để có cái nhìn sâu hơn về các thiết kế chống ăn mòn, hãy xem hướng dẫn vỏ động cơ không gỉ .

Người mua nên khóa những gì trước khi đặt mua một ngôi nhà được làm mát

Hiệu suất làm mát được quyết định trên bản vẽ từ rất lâu trước khi con chip đầu tiên được cắt, vì vậy người mua nên gửi cho nhà cung cấp một danh sách ngắn các thông số kỹ thuật có thể đo lường được.

Sau đó yêu cầu bằng chứng hơn là sự đảm bảo. Một nhà sản xuất nhà ở có năng lực nên bàn giao bốn điều mà không do dự:

1. Giấy chứng nhận vật liệu và báo cáo độ dày lớp phủ
2. Hồ sơ kiểm tra rò rỉ của áo khoác, gắn với số sê-ri của đơn vị
3. Báo cáo CMM bao gồm đường kính lỗ khoan, độ tròn và độ dày sàn kênh
4. Kiểm tra bài viết đầu tiên phù hợp với dữ liệu phù hợp thực tế của stato của bạn

Đây là nơi mà một nhà sản xuất tích hợp kiếm được tiền. Công ty TNHH Điện lực Giang Tô Yufeng đã dành bốn thập kỷ để sản xuất vỏ động cơ bằng thép, không gỉ, thành nặng và ống thép, với công nghệ dập, hàn, gia công và xử lý bề mặt dưới một mái nhà, đội ngũ kỹ thuật có trung bình hơn 20 năm kinh nghiệm và công suất hàng năm trên 5 triệu chiếc. Đối với các chương trình cần vỏ được làm mát được phát triển cùng với động cơ, sự tích hợp theo chiều dọc đó sẽ rút ngắn vòng lặp giữa thay đổi thiết kế và mẫu được kiểm tra rò rỉ.

Vỏ động cơ được làm mát: Câu hỏi thường gặp

Vỏ bằng thép hoặc không gỉ có thể làm mát động cơ điện cũng như nhôm không?

Có, khi thiết kế làm mát bù đắp. Thép dẫn điện tốt bằng khoảng 1/3 so với nhôm, vì vậy vỏ thép có thành kênh mỏng hơn, diện tích kênh lớn hơn và khớp ép chặt hơn. Trong các thiết kế có vỏ bọc, khả năng chống đối lưu và tiếp xúc thường chiếm ưu thế, do đó, một chiếc vỏ thép được gia công tốt có thể phù hợp với một chiếc vỏ nhôm tầm thường.

Việc làm mát bằng dầu trực tiếp có làm cho vỏ bọc của vỏ máy trở nên lỗi thời không?

Không. Làm mát bằng dầu thu nhiệt ở cuộn dây và rôto, nhưng dầu vẫn thải nhiệt đó vào mạch nước-glycol thông qua bộ trao đổi nhiệt. Hầu hết các chương trình mật độ năng lượng cao đều kết hợp cả hai phương pháp: bôi dầu tại nguồn, bôi dầu vào tường vỏ.

Vỏ động cơ EV bọc nước có thể loại bỏ bao nhiêu nhiệt?

Nó phụ thuộc vào tốc độ dòng chất làm mát, diện tích kênh và chất lượng giao diện hơn là chỉ riêng vật liệu vỏ. Mạch chất lỏng tản nhiệt hiệu quả hơn tới 50 lần so với không khí trên cùng một bề mặt, đó là lý do tại sao vỏ bọc chiếm ưu thế khi tổn thất liên tục trên vài kilowatt.

Tôi nên gửi gì cho nhà cung cấp nhà ở trước khi bắt đầu dự án làm mát xe điện?

Bắt đầu với đường kính ngoài của stato và chiến lược lắp vừa vặn, số liệu tổn thất liên tục, loại chất làm mát và tốc độ dòng chảy, độ giảm áp suất sẵn có và các yêu cầu về môi trường. Với những con số đó, nhà cung cấp có thể đề xuất cách bố trí kênh, độ dày thành ống và kế hoạch kiểm tra trước khi báo giá.