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电机油冷系统设计要点解析及核心部件供应商推荐

电动新视界

1年前浏览3320

1.电机热管理技术的意义

2.水冷和油冷方案冷却效果对比

3.常见的油冷方案及冷却效果对比

4.常见的喷油冷却方案及冷却效果对比

5.影响电机喷油冷效率的参数和关键技术

6.油冷电机的发展趋势

7.开发油冷电机的供应商

8.油冷电机代表图片

9.油冷电机冷却系统模型

10.电机油冷被广泛推崇为何电控很少使用油冷？

11.油冷电机的油品应该考察哪些特性？

12.电机油冷需要进行的材料佐证时间一般要多久？

13.电机油冷，需要重点关注与冷却油相容性的电机材料主要有哪些？以及主要的相容性测试方法有哪些？

14.油冷电机油泵的能耗

15.油冷电机的测试标准及数值要求

16.油泵、油冷器、油滤器推荐供应商及联系方式

（全文共计8200多字）

1.电机热管理技术的意义

电机的功率极限能力往往受电机的温升极限限制，因此提高电机冷却散热能力能立竿见影的提高功率密度。

目前永磁电机占电动汽车装机量的90%以上，但“永磁电机的性能随着温度上升而衰减”。因此为了防止永磁体可逆和不可逆退磁，总是期望有一个低温的转子环境，低工作温度是延长永磁和绝缘材料的最佳策略。而这个重任不可推卸的落在了热管理技术上。

优化的热管理设计可以大幅提高电机的额定功率，并能增加其在峰值功率水平下的运行时间，同时几乎不增加制造成本。所以优化的热管理设计可以将电机性能、效率、成本和电机尺寸之间形成更加优化的均衡。

通过实验发现，扁线电机通常采用电机绕组端部喷油冷却，可以使电机绕组温度降低68%以上，大大提升了电机的功率密度和转矩密度水平。因此，以端部喷油冷却技术为代表的电机油冷技术成为行业炙手可热的核心科技，下面我们就仔细梳理一下电机油冷设计需要注意的各种问题及对应解决方案。

2.水冷和油冷方案冷却效果对比

冷却方式	效果	主要应用	代表厂家
水冷	★	纯电动及三合一总成	国内主要永磁电机
水冷+灌封	★☆	纯电动及三合一总成，P2混动电机	大众 DQ400E
油冷	★★	混合动力及纯电动总成	特斯拉，日电产，丰田，本田，通用，宝马等

3.常见的油冷方案及冷却效果对比

当前应用的油冷方案有：油路冷却、喷油冷却、轴心甩油冷却、定子密闭循油冷却等。

从冷却效果、冷却目标以及费用考虑，绕组喷油冷却技术是目前市场上最流行的油冷方案。

4.常见的喷油冷却方案及冷却效果对比

喷油冷却方式效果对比
环形喷油冷却	冷却效果较好	对油管管路要求高，布置困难。需要留出安全距离	通用沃兰达
单管喷油冷却	布置简单，成本低	冷却效果差，可能有局部死点	丰田P710
双管喷油冷却	布置简单，成本低	冷却效果较差，油管开孔要求高	本田IMMD
油道淋油冷却	冷却效果相对最好	对油量要求高	特斯拉 MODEL3， BOLT
甩油冷却	散热均匀	高速容易雾化，散热能力变差	特斯拉，BOLT

5.影响电机喷油冷效率的参数和关键技术

影响传热的多种因素难以量化和控制

叠层堆叠的各向异性导热系数；
槽形绕组的各向异性导热系数；
端部绕组各向异性导热系数；
热接触电阻(定子机壳接触、槽绕组接口)；
自动变速箱油冷却的对流换热系数；
冷却套管的性能。

变速齿轮箱（ATF）油冷却设计关键技术

油量的分配，不同位置喷油嘴之间的流量分配，相应的流速分配；
油嘴设计，油嘴的直径、距离、形状等设计；
渗流路径，喷射后流体渗透流经的绕组端部、铁芯的路径和方式；
接触设计，直接接受喷头的绕组表面质量设计；
油温设计，不同油温对散热能力的影响分析和设计。

绕组在热传导能力上具有各向异性，轴向的热传导能力是径向方向的100倍。

6.油冷电机的发展趋势

油冷电机冷却油可以直接与定子绕组、转子、轴承等直接接触，相对水冷冷却效果要直接很多，性能提升明显，另外电机轴承润滑条件好。但容易出现冷却不均，各部分温差大，需要设计油道，油泵油冷器等附件，引入发卡或者灌封等新的工艺，另外油冷对于电机内部零部件绝缘、耐油提高了要求，对于材料要求比较高，现有油品、绝缘纸、漆等供应商选择少，成本都会相应提升，设计、测试验证周期长，投入大。在下一阶段的深度集成系统或者高压平台下，系统的热负荷将超出现有水冷系统的极限，油冷的优势或许会凸显出来，目前的技术条件下，传统水冷散热的功率边界在 4~6kW 左右，在高功率密度条件下，水冷散热无法满足散热要求的时候，油冷方案可以进一步提高系统的散热水平，不失是一种好的选择。另外，油冷或者水冷并不是非此即彼的关系，油水混合冷却或许也是一种选择，采用何种方案最终还是要根据实际需求来做决策。大多主机厂还是愿意用现有成熟可以大批量生产低成本方案，等待油冷方案普及了再上也是不错的选择。

7.开发油冷电机的供应商