Hlađenje kućišta EV motora: Vodič za kupce kroz dizajn, materijale i tolerancije

Vučni motor od 150 kW koji isporučuje 142 kW na osovini ispušta preostalih 8 kW kao toplinu u statorski niz manji od kutije za cipele. Analize industrije pripisuju 30 do 40 posto kvarova motora s trajnim magnetima pretjeranom porastu temperature, a gotovo sva ta toplina mora otići kroz jednu komponentu: kućište. Zbog toga se hlađenje kućišta EV motora pomaknulo s detalja u kasnoj fazi na disciplinu koja odlučuje hoće li motor postići ciljanu gustoću snage ili će se smanjiti na ispitnom stolu.

Ovaj vodič prolazi kroz rashladne arhitekture koje usmjeravaju toplinu kroz kućište, kompromise između materijala i debljine stijenke koji stoje iza njih i mjerljive specifikacije koje bi kupac trebao popraviti prije nego što nacrte dostavi dobavljaču kućišta.

Zašto hlađenje kućišta EV motora počinje u samom kućištu

Kućište je najveći pojedinačni hladnjak pričvršćen na stator, tako da njegova geometrija, debljina stijenke i kvaliteta obrade određuju koliko topline motor može odbaciti.

Toplina koja se stvara u bakrenim namotima i rotoru mora prijeći lanac sučelja prije nego što dođe do rashladne tekućine: izolacija namota, skup lamela, prešani spoj između niza i provrta kućišta, stijenka kućišta i konačno površina kanala. Lak, zarobljeni zrak i slojevi oksida su loši vodiči, tako da svako sučelje dodaje toplinski otpor. Loše strojno izrađeni provrt ili neravnomjerno prešanje mogu zadržati toplinu bez obzira koliko velikodušno je dimenzioniran rashladni plašt.

Kućište također nosi nosače za montažu, sučelja krajnjeg štita, izbočine senzora i brtve. Značajke hlađenja moraju koegzistirati sa svima njima, zbog čega je hlađenje kućišta neodvojivo od proizvodnje kućišta: svaki kanal, rebro i otvor moraju biti oblikovani, strojno obrađeni i ispitani na nepropusnost u proizvodnji, a ne samo iscrtani u CAD-u.

Unutar obloženog kućišta: vodeni omotači i kanali za hlađenje

Većina proizvodnih EV vučnih motora hladi neizravno: mješavina vode i glikola cirkulira kroz plašt integriran u stijenku kućišta.

Rashladna tekućina ulazi kroz otvore u kućištu, putuje duž kanala koji obavijaju stator i izlazi prema hladnjaku. Aksijalni kanali idu paralelno s osovinom i jednostavniji su za strojnu obradu, dok se spiralni kanali obavijaju oko provrta kako bi se ujednačio periferni profil temperature. Objavljeno istraživanje o dvokanalnim kućištima pokazuje da se ta dva mogu kombinirati, tako da jedan krug daje prednost najtoplijoj zoni u blizini zavojnog prepusta, dok drugi nosi osnovno opterećenje.

Aksijalno naspram spiralnog glodanja u praksi

Za dobavljača kućišta, plašt odlučuje o putu procesa. Kućišta od lijevanog aluminija oblikuju kanale tijekom lijevanja; proizvedena i strojno obrađena kućišta izrađuju ih od strojno obrađenih džepova, poklopaca i zavarenih otvora. U svakom slučaju, svaki omotač postaje mala tlačna posuda koja mora proći ispitivanje bez ispuštanja glikola u sloj laminacije. Motori manje snage u istom vozilu, kao što su pogoni puhala i pumpi, i dalje se oslanjaju na hlađenje zrakom kroz rebrasta ili ventilirana kućišta, što također održava potražnju za karakteristikama kućišta koje pogoduju protoku zraka.

Kućište motora ventilatora Ovo kućište motora ventilatora ima precizno konstruiranu strukturu s unutarnjim promjerom od 130 mm, nudi ujednačenu debljinu stjenke i precizne dimenzije, pružajući s... Pogledajte proizvod →

Kako izravno hlađenje uljem mijenja zahtjeve za hlađenje kućišta EV motora

Izravno hlađenje uljem pomiče rashladno sredstvo na namote i rotor, ali ne uklanja kućište s toplinskog puta.

U pogonskim jedinicama hlađenim uljem, dielektrična tekućina se raspršuje ili prelijeva preko krajnjih namota i površina rotora, hvatajući toplinu tamo gdje se stvara. To ulje zatim prolazi kroz izmjenjivač topline, gdje krug vode i glikola apsorbira energiju i prenosi je do radijatora. Kućište još uvijek sadrži taj sekundarni krug, još uvijek brtvi ulje unutar komore motora i još uvijek postavlja put vodljivosti od jezgre statora prema van.

Za kupce ovo pomiče popis specifikacija. Spojevi kućišta i brtve moraju održavati ulje na radnoj temperaturi, materijali i premazi moraju tolerirati dugo izlaganje prijenosnim tekućinama, a kvaliteta strojne obrade provrta još je važnija nego inače, jer hlađenje ulja zaobilazi samo dio toplinskog puta. Sa statorima s ravnom žicom koji guraju punjenje utora i gubitke prema gore, mnogi novi programi pokreću oba sustava odjednom: ulje na izvoru, omotač u zidu kućišta.

Odluke o materijalu i debljini stijenke u hlađenju kućišta EV motora

Odabir materijala određuje toplinsku vodljivost kućišta, a debljina stijenke odlučuje o tome koliko prostora ostaje za kanale, tako da se to dvoje mora odabrati zajedno.

Tlačno lijevani aluminij ostaje standard za vučna kućišta velikog volumena jer provodi toplinu nekoliko puta bolje od čelika i jeftino lije složene obloge. Kućišta od čelika i nehrđajućeg čelika zaslužuju svoje mjesto tamo gdje dominira čvrstoća, dimenzionalna stabilnost, otpornost na koroziju ili umjereni serijski volumeni. Kazna vodljivosti je stvarna, ali se može kontrolirati, jer u dizajnu s plaštom konvekcijski film na sučelju rashladne tekućine i kontaktni otpor na spoju statora često pridonose jednakom otporu kao i vodljivost kroz sam zid.

Kompenzacija manje vodljivosti pomoću geometrije

Kada program specificira čelik ili nehrđajući čelik 304, na primjer gdje kemijski sastav rashladne tekućine, izloženost ispiranju ili dug radni vijek čine otpornost na koroziju odlučujućom, dizajneri kompenziraju geometrijom umjesto da prihvate gubitak:

• Tanje stijenke između provrta kućišta i dna kanala, unutar granica tlaka
• Više kontaktne površine kanala kroz spiralno usmjeravanje ili drugi krug
• Kontrolirana interferencija prešanjem tako da lamelirani sloj sjedi s ravnomjernim kontaktom
• Toplinski vodljivi spojevi spojeva na svakom spoju metal-metal

Unutarnji promjer 180 304SS kućište motora Ovo kućište motora od nehrđajućeg čelika ima ojačani strukturni dizajn s unutarnjim promjerom od 180 mm, visinom od 320 mm i debljinom stijenke od 3 mm. Proizveden je ... Pogledajte proizvod →

Debljina stijenke vuče u suprotnom smjeru. Kućišta od čeličnih cijevi s debelim stijenkama ostavljaju izdašnu količinu materijala za duboke kanale i visoke otporne tlakove, što odgovara pogonskim sklopovima industrijskih električnih vozila i radnim ciklusima izvan autocesta, no svaki dodatni milimetar stijenke dodaje otpor vodljivosti. Dno kanala treba biti što bliže provrtu koliko to snaga dopušta.

Unutarnji promjer 127 Kućište motora s debelim stijenkama Ovo kućište motora je precizno izrađeno od visokokvalitetnih bešavnih čeličnih cijevi. S unutarnjim promjerom od 127 mm i debljinom stijenke od 7,9 mm, pruža i precizne... Pogledajte proizvod →

Za dublji pogled na dizajne otporne na koroziju, pogledajte naš vodilica kućišta motora od nehrđajućeg čelika .

Što bi kupci trebali zaključati prije nego naruče hlađeno kućište

O učinku hlađenja odlučuje se na crtežu mnogo prije nego što se prvi čip izreže, tako da bi kupci trebali zamrznuti kratki popis mjerljivih specifikacija kod dobavljača.

Tada tražite dokaze, a ne jamstva. Sposoban proizvođač kućišta trebao bi bez oklijevanja predati četiri stvari:

1. Certifikati materijala i izvješća o debljini premaza
2. Zapisnici ispitivanja nepropusnosti za omotače, povezani sa serijskim brojevima jedinice
3. CMM izvješća koja pokrivaju promjer provrta, okruglost i debljinu dna kanala
4. Prva inspekcija artikla usklađena sa stvarnim podacima o prilagodbi vašeg statora

Ovdje integrirani proizvođač zarađuje. Jiangsu Yufeng Electric Co., Ltd. proveo je četiri desetljeća u proizvodnji kućišta motora od čelika, nehrđajućeg čelika, teških stijenki i čeličnih cijevi, s utiskivanjem, zavarivanjem, strojnom obradom i površinskom obradom pod jednim krovom, inženjerskim timom s prosječnim više od 20 godina iskustva i godišnjim kapacitetom iznad pet milijuna jedinica. Za programe koji trebaju hlađena kućišta razvijena uz motor, ta vertikalna integracija skraćuje petlju između promjene dizajna i uzorka testiranog na curenje.

Hlađena kućišta motora: Često postavljana pitanja

Može li čelično ili nehrđajuće kućište hladiti EV motor jednako dobro kao i aluminij?

Da, kada dizajn hlađenja kompenzira. Čelik provodi otprilike jednu trećinu kao i aluminij, tako da se čelična kućišta oslanjaju na tanje stijenke kanala, veću površinu kanala i čvršća presovanja. U dizajnu omotača, konvekcija i otpor kontakta često dominiraju, tako da dobro obrađeni čelični omotač može parirati osrednjem aluminijskom.

Čini li izravno hlađenje uljem plašt kućišta zastarjelim?

Ne. Uljno hlađenje hvata toplinu na namotima i rotoru, ali ulje i dalje odbacuje tu toplinu u vodeno-glikolni krug kroz izmjenjivač topline. Većina programa visoke gustoće snage kombinira obje metode: ulje na izvoru, omotač u zidu kućišta.

Koliko topline može ukloniti kućište EV motora s vodenim omotačem?

Ovisi o brzini protoka rashladne tekućine, površini kanala i kvaliteti sučelja, a ne samo o materijalu kućišta. Tekući krugovi raspršuju toplinu do 50 puta učinkovitije od zraka preko iste površine, zbog čega kućišta s plaštom dominiraju iznad nekoliko kilovata kontinuiranog gubitka.

Što prvo trebam poslati dobavljaču kućišta kada započinjem projekt hlađenja EV-a?

Započnite s vanjskim promjerom statora i strategijom pristajanja, brojkama kontinuiranog gubitka, vrstom rashladnog sredstva i brzinom protoka, raspoloživim padom tlaka i zahtjevima za okoliš. S tim brojevima dobavljač može predložiti raspored kanala, debljinu stijenke i plan testiranja prije ponude.