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Q
穆局提问:
借着TMC材料请教一下:
当下电机冷却控制趋势主流是水冷还是油冷,还是这里提到的灌风水冷?
理论上灌风水冷应该是水冷的一种吧,难道冷却趋势从水冷到油冷,又回到了水冷,目前市场的主流冷却情况、原因、未来趋势如何?灌风水冷是一个什么概念?目前有在研发中的项目吧?
EVH1000专家智库群:
对于PHEV获得更好的RDE效果的总结如下:
1. 油冷是趋势,水冷是时下主流。但油冷要看对应的车型和成本。简单来说,大车油冷,小车水冷,微车风冷。且大和小的边界,随着油冷系统成本降低、热管理需求增加、电机转速提升等,边界在逐渐下移。对于高性能车辆,从整车热管理角度来看,如果想采用余热利用或电池加热,那么采用油冷可以比较好的进行热量转移。
2. 灌风水冷在高速测试台架上有应用,在工业电机上应用较多,电机端部增加叶片导流,其实这就是强制风冷。汽车电驱动系统应该还没有这类风冷的应用,一方面因为需要增加额外叶片空间,带来体积的增加,同时汽车运动过程中振动,冲击,粉尘,冰水等都会影响该导风装置的可靠性。
3. 宝马的电机也有类似的风扇设计 气流在转子端部走 然后定子水套外圈再绕一个气流通道 吧前后轴承位置的空气连通。电动压缩机里,电机也有冷媒直冷的方案。
其他几种风冷形式仅攻参考:
4. 这里的灌风实际上应该时灌封的意思,采用环氧,硅胶等将电机热点(比如端部绕组)灌封之后,可以加装直接水冷,可以改善散热效果。但是由于灌封胶导热系数灌封胶导热系数1w/mk左右 仅比空气好一点,如果灌封胶层较厚的话,如果其热阻已经超过铜线绝缘层加绝缘纸和接触热阻的总和,那么从热点到灌封的水冷通道的热阻未必会比从热点到外部冷却水套的热阻小。热阻如果较大话,灌封水冷未必比水套冷却有明显的性能提升。
5. 如果将原来用水套冷却的电机定子整体灌封,端部的空气间隙区域变成灌封胶,整体而言换热能力还是会有较大幅度的提升,相当于端部绕组原来完全靠铜线到壳体的导热可以通过灌封胶(比空气导热系数高4-10倍)向壳体导热。
下图是Lord做的灌封胶试验:
6. 灌封需要考虑灌封胶与铜线,绝缘层,绝缘纸,硅钢,铝合金壳体等多种不同黏附特性的表面与胶材进行浸润、固化形成具有尺寸保持、强度兼容,韧性兼容的一个整体。表面黏附特性好的前提之一是胶体本身要具有良好的流动性,同时灌封表面要具备一定的清洁度和粗糙度。流动性和导热性是一对矛盾体,导热性好,内部要加填充材质,流动性就差,需要综合平衡。灌封过程中需要抽真空,如果内部出线了气孔,在局部热点瞬间升温时容易带来灌封胶与表面的分离。硅胶强度低,韧性好,黏附性较好但是热膨胀量大,较高温度下难以保证较小间隙尺寸。环氧树脂强度高,韧性低,粘附性稍差,高低温下极易出现裂纹。上图中可以看出,灌封材料和工艺不过关的话,25天耐久试验后,绕组出现短路。
7. 此外灌封胶在灌封时内部气孔难以避免、经过灌封过程的加热固化、电机运行中的冷热温度变化、电机运行中的振动、电机运行中的局部放电带来的老化等因素,结果是灌封胶都会有裂纹。如果灌封胶通水冷却的话,水侵入裂纹位置会带来灌封胶耐压能力下降和老化加剧,对于电机的可靠性考验较大。灌封胶开裂与否取决于胶材的选择和绕组的设计,目前可选的胶材供应商有lord,Huntsman,Damak,汉高等,选择胶材一定要与供应商一起进行工艺开发,严格控制灌封条件,在开发阶段需要做切片质量检测。
硅胶灌封图片如下:
环氧胶灌封图片如下:
其他灌封参考

