【技术实现步骤摘要】
高功率密度电机冷却系统设计方法及采用该方法设计的电机
本专利技术涉及驱动电机
，具体涉及一种高功率密度电机冷却系统设计方法及采用该方法设计的电机。
技术介绍
在世界各国都在新能源领域加大投入的国际大背景下，减小驱动电机的重量、体积，增大驱动电机的功率越来越重要，因此，高功率密度驱动电机的发展受到各国的高度重视。科技部2018年国家新能源汽车重点专项中明确电驱动系统发展目标：乘用车电机功率密度达到4.0kW/kg，商用车电机转矩密度达到18Nm/kg。随着驱动电机的功率增加，发热功率必然水涨船高，发热量严重阻碍了电机性能的提升，限制了电机功率密度的提高，要提高驱动电机的功率密度，首先必须要有高效率的冷却系统。传统的电机冷却系统中，液冷管道的当量直径是不变值。在传统的并联管道结构中，并联路数也是定值。冷却液的温度从进水口至出水口递增，壁面与冷却液温度差逐渐降低，导致越靠近电机出水口，电机的散热条件越差，使电机存在温度不均匀，而电机的各项热性能，受到其最高温度点的限制。电机的局部高温会导致电机的性能降低，限制了功率密...
【技术保护点】
1.高功率密度电机冷却系统设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：/n(1)在电机定子外壳的内部设置冷却液流道，在电机定子外壳的外侧设置与冷却液流道相连通的进水口与出水口，同时设定进水口与出水口的初始尺寸；所述冷却液流道包括至少一个分流管道；/n(2)获取电机额定工况下的参数，采用以下公式求得电机在额定工况下的绕组电阻损耗P
【技术特征摘要】
1.高功率密度电机冷却系统设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)在电机定子外壳的内部设置冷却液流道，在电机定子外壳的外侧设置与冷却液流道相连通的进水口与出水口，同时设定进水口与出水口的初始尺寸；所述冷却液流道包括至少一个分流管道；
(2)获取电机额定工况下的参数，采用以下公式求得电机在额定工况下的绕组电阻损耗PCu和铁心损耗PFe：
PCu＝mI2R(1)
PFe＝Pn+Pc(2)
Pn＝KnfBpx(3)
Pc＝Kcf2BP2(4)
其中，m为相数，I为额定电流，R为电机绕组电阻值；Pn为磁滞损耗，pc为涡流损耗；Bp为磁通密度幅值，Kn和x为磁滞损耗系数，Kc为涡流损耗系数，f为交流电的频率；
采用公式P＝PFe+PCu求得电机的总损耗P；
(3)采用以下公式求得进水口与出水口的冷却液温差ΔT：
其中，p为电机的总损耗，Q为冷却液的流量，ρ为冷却液的密度，c为冷却液的比热容；
(4)采用以下公式求得进水口与出水口的几何关系：
其中，d1为进水口的当量直径，d2为出水口的当量直径，N2为与出水口相连的分流管道并联数量，N1为与进水口相连的分流管道并联数量，Δt-ΔT为出水口处冷却液与壁面的温差，Δt为入水口处冷却液与壁面的温差；
(5)通过多次迭代获取最优的进水口与出水口尺寸，使进水口壁面温度和出水口壁面温度之差y达到设定的精度Y。
2.根据权利要求1所述的高功率密度电机冷却系统设计方法，其特征在于：步骤(5)所述的“通过多次迭代获取最优的进水口与出水口尺寸，使进水口壁面温度和出水口壁面温度之差y达到设定的精度Y”，其具体过程为：
(51)获取出水口与入水口的壁面温差y；
(52)采用公式(6)求得进水口与出水口当量直径的关系，并根据进水口与出水口当量直径的关系，修改出水口的尺寸；
(53)重新获取进水口与出水口的壁面温差y；
(54)判断y是否小于设定的精度Y，若是，则将当前的进水口与出水口尺的尺寸作为最优的进水口与出水口尺寸，输出该进水口与出水口尺寸，若否，则返回执行步骤(52)。
3.采用权利要求1所述的高功率密度电机冷却系统设计方法设计的电机，其特征在于：该电机包括定子组件、转子组件和冷...
【专利技术属性】
技术研发人员：常九健，谢地林，王晓林，方建平，王晨，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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