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汇川联合动力的槽内冷却方案!

 NE时代 2025-04-21 发布于上海

当前的槽内油冷技术中,虽然有一些从定子铁芯的中部进油到定子槽来冷却定子铁芯的方案,但由于电机定子槽内一般设有绝缘纸,绝缘纸插入至定子槽内,将定子绕组线圈与定子槽内壁隔离,因此,冷却油最终进入的实质上是定子槽内壁与绝缘纸之间的区域,而对于主要发热源也就是定子绕组内层或中间层的电机铜线来说,冷却效果仍然较差。

汇川联合动力的槽内直冷方案通过导油件与绝缘材料的协同设计,使得冷却系统实现了对定子铁芯和绕组导体的高效直接冷却

简单来说,就是在电机定子的铁芯部分之间,夹装一个带导油结构的导油件,这样相邻两个铁芯段之间就形成了一个像通道一样的导油腔体,冷却油可以在里面流动。同时,在定子槽内部套上绝缘材料,让绝缘材料和里面的导体之间留出狭窄的缝隙,这些缝隙就形成了导油通道。

关键在于,导油腔体和导油通道是连通的,当冷却油先流入中间的导油腔体后,会分别进入上下两个铁芯段的导油通道,直接浸泡和冲刷定子槽里的导体。这样一来,冷却油既能通过导油腔体给铁芯内部降温,又能通过导油通道直接贴身冷却发热的导体。冷却油完成吸热后,从电机外壳两端的出油口排出,形成循环,确保热量被持续带走。整个设计结构简单,不需要复杂的部件,还能节省电机内部空间,让电机做得更小更紧凑,冷却效果比传统方案好很多。

根据定子铁芯的结构形式,导油件的安装方式可分为整体开槽式分段隔离式两种。

首先讲讲整体式定子铁芯也就是在其中部沿周向加工环形槽口,用于嵌设导油件,根据槽口方向分为两种实现方式:

槽口如果开设于定子铁芯外周壁,内壁持完整光滑的圆柱形,这是要确保定子绕组的导体嵌放空间不受影响。导油件为环形薄片,外周壁与槽口两侧的铁芯外周壁边沿对齐且密封相接(如通过密封圈或过盈配合),形成环绕铁芯中部的环形导油腔体。冷却油从机壳进油口直接流入导油腔体,经腔体周向分配后,沿轴向同时向铁芯两端的定子槽导油通道渗透。

槽口如果开设于定子铁芯内周壁,外表面保持光滑,与机壳内壁通过过盈配合紧密固定。导油件内壁与槽口两侧的铁芯内周壁边沿对齐密封,外周壁与铁芯外周壁抵接,形成内凹的导油腔体。定子铁芯对应机壳进油口位置开设径向进油孔,冷却油先经进油口、进油孔穿透铁芯外周壁,再注入导油腔体,随后沿轴向流入定子槽的导油通道。

分段隔离式定子铁芯由两个完全独立的定子铁芯段沿轴向拼接,导油件夹设于两段铁芯之间,形成全隔离式导油腔体。

每个铁芯段的内周壁均设有定子槽,外周壁与机壳过盈配合。导油件的内外壁分别与两段铁芯的内、外周壁边沿精准对齐并密封连接(如激光焊接或粘结),形成一个独立于铁芯本体的环形腔体。冷却油从机壳进油口直接注入导油腔体,凭借腔体的轴向贯通性,同时向两端铁芯段的定子槽导油通道供油,实现“中间进油、双向导流”的均匀散热。

除了结构的变化铜线和绝缘材料也进行了优化设计,导体横截面开设缺口,增大与冷却油的接触面积,提升热交换效率。采用一体化的绝缘纸且在导油件对应位置开设通孔,确保油液均匀分布至导体周围,具体方案可以在今年的上海车展上看到。

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