[發明專利]一種新能源汽車用永磁同步電機溫控系統

有效

• 申請號: 202010145420.4
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111262391B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 孫術華
• 申請（專利權）人: 淄博職業學院
• 主分類號: H02K9/10
• 分類號: H02K9/10;H02K5/20
• 代理公司: 濟南魯科專利代理有限公司 37214
• 代理人: 姜月磊

本發明涉及一種新能源汽車用永磁同步電機溫控系統，包括永磁同步電機和冷氣供給機構，永磁同步電機包括機殼、定子、電機軸和轉子，轉子兩端與機殼形成空腔A和空腔B；冷氣進氣通道包括設置在電機軸上的冷氣通道A和設置在所述轉子上的多個冷氣通道D，冷氣通道A通過旋轉接頭和膠管A與冷氣供給機構連通，冷氣通道A通過多個徑向冷氣通道分別與每個冷氣通道D中部連通；冷氣排氣通道包括設置在機殼上的排氣通道A和排氣通道B，排氣通道A與空腔A連通，排氣通道B與空腔B連通，排氣通道A和排氣通道B上分別設有氣體單向閥A。能夠使電機內的散熱條件得到明顯改善，降溫效率高，降溫效果顯著，且能夠對電機溫升進行長期有效控制。

技術領域：

本發明涉及電機技術領域，具體涉及一種新能源汽車用永磁同步電機溫控系統。

背景技術：

電機是新能源汽車的三大核心部件之一，現有電動汽車所采用的的驅動電機主要包括直流電機、異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機四類。永磁同步電機因其具有轉速范圍廣、功率密度高、工藝簡單、體積小且運行可靠耐用的特點，近些年得到快速發展，被廣泛使用在比亞迪秦、比亞迪宋DM、宋EV300和北汽EV系列等新能源汽車上，已經成為主流電機，被各大新能源汽車品牌車型選用。

雖然永磁同步電機擁有眾多優勢，如圖1所示是現有永磁同步電機主體結構示意圖，但隨著新能源汽車電機正在逐步向高功率密度、高速化發展，由基波電流和諧波電流所產生的磁動勢諧波在轉子產生很大渦流損耗，同時轉子高速旋轉時產生的空氣摩擦損耗大，上述兩點直接導致轉子、定子加熱嚴重，特別是轉子加熱更加明顯，電機溫升問題凸顯。如果電機轉子、定子不能有效散熱，不僅導致電機軸承溫升過高，壽命縮短，甚至直接導致電機燒毀等事故，而且轉子過熱還會造成不可逆失磁，因此對于轉子的降溫是重中之重。

為了提升散熱效率和散熱質量，使產品設計更加合理，并趨于完善，現有技術進行了各種嘗試，試圖使電機滿足散熱要求，然而總是存在一些未盡如人意之處。通過對現有散熱原理進行分析可以大致分為三類：

第一類是未對轉子結構直接進行改進，而是通過對機殼進行水冷卻(例如專利申請號：201910057525.1，專利名稱：一種有利于散熱的電機水冷殼體的專利)和/或對轉軸進行冷卻(例如專利申請號：201910601046.1，專利名稱：一種具有多重內置風冷散熱結構的新能源汽車電機)和/或在轉子一側或兩側增加風刺來增大空氣流動加快散熱(如作者：佟文明,程雪斌,孫靜陽,等.轉子風刺對高速永磁電機永磁體溫升的抑制作用[J].中國電機工程學報,2017,37(5):1526-1534.)，上述幾種方式散熱在一定程度上提高了散熱效率，但都不是對轉子直接散熱，散熱效率有限，特別是在高功率密度、高速化的情況下，轉子不僅溫升高，而且溫升迅速，上述方案很難及時有效對轉子進行降溫。

第二類是對轉子結構進行改進(該改進是基于對電機性能基本不變的基礎上)，目前主要改進方式是在轉子上開設軸向通風孔，通過設計軸向通風孔對靠近轉子端面的空氣最大流速影響較大，轉子軸向通風孔內的空氣流動受離心力和科里奧利力的影響，在轉子兩端形成壓頭，推動空氣在孔內的軸向流動，改善了電機內的散熱條件，電機溫升降低。但這種溫升降低也是有限的，特別是軸向通風孔內空氣流通導致空氣摩擦損耗增加以及繞組溫升提高，另外轉子依然處在相對封閉的空間內，轉子產生的熱量主要依靠傳遞給轉軸和空氣對流換熱向外傳遞，電機長時間工作產生的熱量依然難以快速擴散出去，導致腔內的空氣溫度升高，轉子散熱效率嚴重下降，最終導致電機溫升失控。同時為了提高軸向通風孔的散熱效果，也有技術人員在轉子兩端設計風刺與軸向通風孔配合使用散熱(例如：專利申請號：201920664752.6，專利名稱：一種永磁電機轉子)，該方案的改進雖然在一定程度上提高散熱效率，但其根本理論依然是通過改善空氣流動原理提高散熱效率，因此，該方案也直接導致空氣摩擦損耗進一步增大，且繞組溫升進一步提高，同時也面臨封閉空間內長時間工作空氣溫升的問題，最終導致電機溫升失控。