如何设计好一款油冷电机的散热系统
团队介绍
跃流科技专注新能源电机和电驱动的热管理，可为客户提供电机及电驱动设计、测试、设备解决方案。跃流团队由12名专业工程师组成，包含3名博士、1名高工。团队核心成员曾主导开发超50款电机/电驱动的散热方案，已成功应用于如25000rpm乘用车电驱动、水油混合冷却电机、同轴双电机驱动等尖端产品。基于散热设计与测试能力，我们提供： ✔15A/mm2以上电密的散热解决方案； ✔40000rpm以内的电驱/电机测温设备及试验支持服务； ✔±5℃以内的温度预测模型； 跃流科技以"让动力更冷静"为核心理念，通过定制化散热方案与智能测试装备，助力客户构建高能效热管理平台，强化产品核心竞争力。 |
一、 序言
近年来，随着新能源电机向高转速、高功率密度发展，传统风冷和水冷方案在高负荷工况下常因散热不足触发降额保护，导致性能受限。而油冷技术凭借“精准降温”的能力，成为解决这一痛点的关键突破。
本文将结合热阻原理，解析油冷技术如何通过“缩短传热路径”实现性能与可靠性的双重提升，同时分享下关键部件的进一步优化方向。
二、 油冷散热系统的优势及由来
2.1 电机的散热形式差异
先简单地聊下不同电机散热系统的差异。风冷（图1）主要依赖空气对流，热传递路径长。水冷（图2）通过冷却液的强制循环提高系统的散热能力，但热传递路径与风冷几乎一样长。油冷（图3）下的润滑油兼具绝缘与导热性，可直接接触绕组等热源，热传递路径短，热阻大幅降低。但同时，油冷系统需要额外增加一整套换热循环系统，包含油泵、滤芯、换热器，因此单位重量成本有所提高。
图1 风冷电机散热系统 图2 水冷电机散热系统 图3 油冷电机散热系统
图4、图5、图6体现的是在同等环境温度、入口水温、流量的情况下，计算得到的风冷、水冷、油冷电机的温度截面图。可以非常明显地看到油冷绕组的温度相比水冷、风冷方案具有很大的优势，其富足的温度设计余量，为提高整机能量密度提供了夯实的基础。这份更大的温度设计余量来源主要是由传热路径大幅度缩短带来的对局部散热性能的提升。
图4 风冷电机温度截面 图5 水冷电机温度截面 图6 油冷电机温度截面
(Tmax188℃) (Tmax163℃) (Tmax147℃)
2.2 油冷方案的优势由来
做一个基础理论的介绍，公式（1）为热阻与温差的关联公式，通过公式可以知道，在发热量Q恒定的情况下总热阻R越小，固体与流体之间的温差就会越小。
ΔT=R*Q （1）
图7、图8、图9、表1可以明显的看到油冷相对于风冷、水冷的热传递路径是大幅缩短的，因此总热阻R也会大幅度地降低，那温升必然会降低，固体的温度会得到明显改善。这个其实就是油冷对局部散热能力提高的根本原因。
图7 风冷热传递路径 图8 水冷热传递路径 图9 油冷热传递路径
表1 不同散热类型下的电机热传递路径
三、 油冷电机散热的设计思路及优化方向
3.1 油冷电机设计的总体思路及痛点
