Sähköauton kotelon jäähdytys: Ostajan opas suunnitteluun, materiaaleihin ja toleransseihin

150 kW:n vetomoottori, joka tuottaa 142 kW akselilla, kaataa loput 8 kW lämpönä kenkälaatikkoa pienempään staattoripinoon. Teollisuusanalyysit katsovat, että 30–40 prosenttia kestomagneettimoottorien vioista johtuu liiallisesta lämpötilan noususta, ja lähes kaikki tämä lämpö joutuu poistumaan yhden komponentin: kotelon kautta. Siksi sähköajoneuvojen kotelon jäähdytys on siirtynyt myöhäisvaiheen yksityiskohdista osaksi, joka päättää, saavuttaako moottori tehotiheystavoitteensa vai pieneneekö moottori testipenkillä.

Tässä oppaassa käydään läpi jäähdytysarkkitehtuurit, jotka ohjaavat lämpöä kotelon läpi, niiden takana olevat materiaali- ja seinäpaksuuden kompromissit sekä mitattavissa olevat tekniset tiedot, jotka ostajan tulee korjata ennen piirustusten luovuttamista kotelon toimittajalle.

Miksi sähköauton kotelon jäähdytys alkaa itse kotelosta

Kotelo on suurin yksittäinen staattoriin kiinnitetty jäähdytyselementti, joten sen geometria, seinämän paksuus ja työstön laatu määräävät, kuinka paljon lämpöä moottori pystyy luovuttamaan.

Kuparikäämeissä ja roottorissa syntyvän lämmön on ylitettävä rajapintaketju ennen kuin se saavuttaa jäähdytysnesteen: käämin eristys, laminointipino, pinon ja kotelon reiän välinen puristussovitus, kotelon seinämä ja lopuksi kanavan pinta. Lakka, loukkuun jääneet ilma- ja oksidikerrokset ovat huonoja johtimia, joten jokainen liitäntä lisää lämpövastusta. Huonosti koneistettu poraus tai epätasainen puristussovitus voi pidättää lämpöä riippumatta siitä, kuinka anteliaasti jäähdytysvaippa on mitoitettu.

Kotelossa on myös kiinnityskannattimet, päätyvaippaliitännät, anturin ulokkeet ja tiivisteet. Jäähdytysominaisuuksien on toimittava rinnakkain niiden kaikkien kanssa, minkä vuoksi kotelon jäähdytys on erottamaton kotelon valmistuksesta: jokainen kanava, ripa ja portti on muodostettava, koneistettava ja vuototestattava tuotannossa, ei vain piirrettävä CAD:iin.

Takissa varustetun kotelon sisällä: Vesiliivit ja jäähdytyskanavat

Useimmat tuotannossa olevat sähköajoneuvojen vetomoottorit jäähdyttävät epäsuorasti: vesi-glykoli-seos kiertää kotelon seinään integroidun vaipan läpi.

Jäähdytysneste tulee sisään kotelon porttien kautta, kulkee staattoria ympäröiviä kanavia pitkin ja poistuu jäähdyttimeen päin. Aksiaalikanavat kulkevat yhdensuuntaisesti akselin kanssa ja ovat yksinkertaisempia työstää, kun taas spiraalikanavat kiertyvät reiän ympärille tasoittaakseen kehän lämpötilaprofiilia. Kaksikanavaisia ​​koteloita koskevat julkaistut tutkimukset osoittavat, että nämä kaksi voidaan yhdistää, joten yksi piiri priorisoi kuumimman alueen lähellä käämin ylitystä, kun taas toinen kantaa peruskuormaa.

Aksiaalinen vs spiraalireititys käytännössä

Asuntotoimittajalle takki päättää prosessin reitin. Valetut alumiinikotelot muodostavat kanavia valun aikana; valmistetut ja koneistetut kotelot rakentavat ne koneistetuista taskuista, kansista ja hitsatuista porteista. Joka tapauksessa jokaisesta takista tulee pieni paineastia, jonka on läpäistävä kestävyystesti ilman, että glykolia tulee laminointipinoon. Saman ajoneuvon pienemmän tehon moottorit, kuten puhallin- ja pumppukäytöt, ovat edelleen riippuvaisia ​​ilmajäähdytyksestä ripa- tai tuuletettujen koteloiden poikki, mikä pitää myös ilmavirtausta helpottavien koteloiden ominaisuuksien kysynnän.

Tuulettimen moottorin kotelo Tässä tuulettimen moottorin kotelossa on tarkasti suunniteltu rakenne, jonka sisähalkaisija on 130 mm ja joka tarjoaa tasaisen seinämän paksuuden ja tarkat mitat... Näytä tuote →

Kuinka suora öljyjäähdytys muuttaa EV-moottorin kotelon jäähdytysvaatimuksia

Suora öljyjäähdytys siirtää jäähdytysnesteen käämeille ja roottoriin, mutta se ei kuitenkaan poista koteloa lämpötieltä.

Öljyjäähdytteisissä käyttöyksiköissä dielektristä nestettä suihkutetaan tai tulvitaan päätykäämien ja roottorin pintojen yli, mikä sitoo lämpöä siellä, missä sitä syntyy. Öljy kulkee sitten lämmönvaihtimen läpi, jossa vesi-glykolipiiri absorboi energian ja kuljettaa sen jäähdyttimeen. Kotelossa on edelleen tämä toisiopiiri, se tiivistää edelleen öljyn moottorikammion sisällä ja asettaa silti johtavuusreitin staattorin sydämestä ulospäin.

Ostajille tämä muuttaa teknisten tietojen luetteloa. Kotelon liitosten ja tiivisteiden tulee pitää öljy käyttölämpötilassa, materiaalien ja pinnoitteiden on kestettävä pitkäkestoinen altistus voimansiirtonesteille ja porauksen laadulla on jopa tavallista enemmän merkitystä, koska öljyn jäähdytys ohittaa vain osan lämpöpolusta. Kun litteät staattorit työntävät raon täyttöä ja häviöt ylöspäin, monet uudet ohjelmat käyttävät molempia järjestelmiä kerralla: öljy lähteellä, vaippa kotelon seinässä.

Materiaali- ja seinäpaksuuspäätökset sähköautojen koteloiden jäähdytyksessä

Materiaalivalinta korjaa kotelon lämmönjohtavuuden ja seinämän paksuus määrää, kuinka paljon tilaa kanaville jää, joten nämä kaksi on valittava yhdessä.

Painevalettu alumiini pysyy oletuksena suuritehoisissa vetokoteloissa, koska se johtaa lämpöä useita kertoja paremmin kuin teräs ja valaa monimutkaiset vaipat halvalla. Teräs- ja ruostumattomat kotelot ansaitsevat paikkansa, jossa lujuus, mittapysyvyys, korroosionkestävyys tai maltilliset sarjavolyymit hallitsevat. Johtavuusrangaistus on todellinen, mutta hallittavissa, koska vaipaisessa rakenteessa jäähdytysnesteen rajapinnassa oleva konvektiokalvo ja staattorin kosketusresistanssi lisäävät usein yhtä paljon vastusta kuin johtuminen itse seinän läpi.

Kompensoi pienempi johtavuus geometrialla

Kun ohjelma määrittelee teräksen tai ruostumattoman 304:n, esimerkiksi silloin, kun jäähdytysnesteen kemia, altistuminen pesulle tai pitkä käyttöikä tekevät korroosionkestävyydestä ratkaisevan, suunnittelijat kompensoivat sen geometrialla kuin hyväksyvät häviön:

• Ohuet seinät kotelon reiän ja kanavan lattian välissä, painerajojen sisällä
• Enemmän kanavan kosketusaluetta spiraalireitityksen tai toisen piirin avulla
• Ohjattu puristussovitushäiriö, jotta laminointipino istuu tasaisesti
• Lämpöä johtavat rajapintayhdisteet jokaisessa metalli-metalliliitoksessa

Moottorin sisähalkaisija 180 304SS Tässä ruostumattomassa moottorikotelossa on vahvistettu rakenne, jonka sisähalkaisija on 180 mm, korkeus 320 mm ja seinämän paksuus 3 mm. Se on valmistettu... Näytä tuote →

Seinämän paksuus vetää vastakkaiseen suuntaan. Raskasseinäiset teräsputkikotelot jättävät runsaasti materiaalia syville kanaville ja korkeille paineille, mikä sopii teollisuusajoneuvojen voimansiirtoihin ja maastokäyttöön, mutta jokainen ylimääräinen seinämillimetri lisää johtavuusvastusta. Kanavan lattian tulee olla niin lähellä porausta kuin vahvuus sallii.

Sisähalkaisija 127 Raskasseinäinen moottorikotelo Tämä moottorin kotelo on valmistettu tarkasti korkealaatuisesta saumattomasta teräsputkesta. Sen sisähalkaisija on 127 mm ja seinämäpaksuus 7,9 mm, joten se tarjoaa sekä tarkat... Näytä tuote →

Katso tarkemmin korroosionkestävistä malleistamme ruostumaton moottorin kotelon ohjain .

Mitä ostajien tulee lukita ennen jäähdytetyn asunnon tilaamista

Jäähdytysteho päätetään piirustuksen perusteella kauan ennen ensimmäisen lastun leikkaamista, joten ostajien tulisi jäädyttää lyhyt luettelo mitattavissa olevista tiedoista toimittajan kanssa.

Pyydä sitten todisteita vakuuksien sijaan. Osaavan asuntovalmistajan tulee epäröimättä luovuttaa neljä asiaa:

1. Materiaalitodistukset ja pinnoitteen paksuusraportit
2. Takkien vuototestitiedot, sidottuna yksikön sarjanumeroihin
3. CMM raportoi reiän halkaisijan, pyöreyden ja kanavan pohjan paksuuden
4. Ensimmäinen artikkelin tarkastus kohdistettu staattorisi todellisiin sovitustietoihin

Tässä integroitu valmistaja ansaitsee pysyvänsä. Jiangsu Yufeng Electric Co., Ltd. on käyttänyt neljä vuosikymmentä teräs-, ruostumattomasta teräksestä valmistettujen, raskasseinäisten ja teräsputkien moottorikoteloiden valmistukseen, joissa leimaus, hitsaus, koneistus ja pintakäsittely saman katon alla, insinööritiimillä on keskimäärin yli 20 vuoden kokemus ja vuotuinen kapasiteetti yli viisi miljoonaa yksikköä. Ohjelmissa, jotka tarvitsevat jäähdytettyjä koteloita, jotka on kehitetty moottorin rinnalle, pystysuora integrointi lyhentää suunnittelumuutoksen ja vuototestatun näytteen välistä silmukkaa.

Jäähdytetyt moottorikotelot: usein kysyttyjä kysymyksiä

Voiko teräs tai ruostumaton kotelo jäähdyttää EV-moottoria samoin kuin alumiinia?

Kyllä, kun jäähdytysrakenne kompensoi. Teräs johtaa noin kolmanneksen samoin kuin alumiini, joten teräskotelot luottavat ohuempiin kanavaseiniin, enemmän kanavaaluetta ja tiukempia puristussovituksia. Vaippamalleissa konvektio ja kosketusvastus hallitsevat usein joka tapauksessa, joten hyvin työstetty teräsvaippa sopii keskinkertaiseen alumiiniseen.

Onko suora öljyjäähdytys kotelon vaippa vanhentunut?

Ei. Öljyjäähdytys kerää lämpöä käämeistä ja roottorista, mutta öljy kuitenkin kaataa lämmön vesi-glykolipiiriin lämmönvaihtimen kautta. Useimmat korkean tehotiheyden ohjelmat yhdistävät molemmat menetelmät: öljy lähteellä, vaippa kotelon seinässä.

Kuinka paljon lämpöä vesivaippainen EV-moottorikotelo voi poistaa?

Se riippuu jäähdytysnesteen virtausnopeudesta, kanavan pinta-alasta ja liitännän laadusta eikä pelkästään kotelon materiaalista. Nestepiirit haihduttavat lämpöä jopa 50 kertaa tehokkaammin kuin ilma saman pinnan yli, minkä vuoksi vaipalliset kotelot hallitsevat yli muutaman kilowatin jatkuvan häviön.

Mitä minun tulee lähettää ensin asuntotoimittajalle, kun aloitan sähköauton jäähdytysprojektin?

Aloita staattorin ulkohalkaisija- ja sovitusstrategiasta, jatkuvista häviöluvuista, jäähdytysnesteen tyypistä ja virtausnopeudesta, käytettävissä olevasta painehäviöstä ja ympäristövaatimuksista. Näiden numeroiden avulla toimittaja voi ehdottaa kanavan asettelua, seinämän paksuutta ja testisuunnitelmaa ennen tarjouksen tekemistä.