永磁同步電動機（PMSM）的散熱是電動汽車亟待解決的問題之一。針對PMSM散熱問題,將灌封的硅凝膠封裝在PMSM的端繞組與外殼之間的間隙中,以此作為PMSM的熱管理策略。系統(tǒng)的溫升測試表明,在相同的冷卻條件下,采用灌封硅凝膠（P-M）的PMSM在任何工作條件下均具有比原始PMSM（O-M）更低的穩(wěn)定運行溫度,最大降溫達到27.3℃,比O-M低23.6%。此外,P-M在峰值負載條件下的穩(wěn)定運行時間延長了約兩倍,從84 s改善到165 s。計算流體動力學（CFD）模型顯示了電動機的溫度分布,該模型與測試結果顯示出良好的一致性,并準確預測了在峰值負載條件下的穩(wěn)定運行時間。 

【文章來源】：微電機. 2020,53(08)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

簡化的液冷P-M模型的剖視圖

如圖2所示,對PMSM的溫升性能進行了測試。圖2中將電動機放在工作臺上,通過使用控制器將直流電源柜中的直流電壓轉換為交流電源,從而為電動機提供了交流電。其中,控制臺用于調節(jié)扭矩和速度,恒溫水箱提供冷水循環(huán)回路以冷卻電動機,同時采用流量計監(jiān)測水流。如圖1所示,將三個PT-1000型鉑電阻溫度計嵌入端部繞組中以記錄繞組溫度,局部溫度計沿圓周方向以120°的間隔分布,如圖1中紅色虛線所示。當溫度計的溫度波動在15分鐘內小于1℃或在絕緣材料燒毀的情況下溫度達到135℃時,測試停止。以1 s的間隔進行溫度測量,但為了體現溫度變化趨勢,以不同的時間間隔繪制溫度上升曲線。即為了比較額定功率,在前10分鐘以1分鐘為間隔繪制溫度,因為在此期間溫度急劇上升,然后在10-20分鐘以2分鐘為間隔,其余每5分鐘繪制一次測試時間。對于峰值負載條件,考慮到測試時間短,以10 s的間隔繪制溫度。在不同的工作條件下測試了O-M的溫升性能后,將灌封材料封裝在端部繞組和外殼之間的間隙中,以形成P-M。隨后在相同的工作條件下測試P-M的相應性能,以確保測試的一致性。表3列出了詳細的工作條件,包括典型的轉速、扭矩、水溫和水流量。表3 測試條件的詳細信息 轉速/(r/min) 扭矩/Nm 水溫/℃ 水流量/(L/min) 5000 101 55 9 5000 101 55 12 5000 101 55 15 4000 127 45 12 4000 127 55 12 4000 127 65 12 6400 79 55 12 7700 65 55 12 3490 260 55 12

如圖3所示為在相同的扭矩(101 Nm)、轉速(5000 r/min)和水溫(55℃),不同流量下O-M和P-M的溫升曲線。實驗中所有測試均未達到保護溫度,因此當溫度計的溫度波動低于1℃持續(xù)15分鐘時,測試將停止。如圖3所示,對于O-M和P-M,流量從9 L/min到15 L/min的變化對穩(wěn)態(tài)溫度沒有明顯的影響。例如,在9 L/min、12 L/min和15 L/min的水流量下,P-M的穩(wěn)定溫度分別為85.8℃,85.6℃和85.1℃。這表明P-M與O-M具有很好的水流適應性。由此可以看出,當水的傳熱能力高于散發(fā)到機殼的熱量時,水流量的增加幾乎對穩(wěn)定溫度沒有影響。與O-M相比,P-M的穩(wěn)態(tài)溫度要低得多,O-M在不同的水流量下最大溫度差達到約20℃。例如,P-M的穩(wěn)定溫度在15 L/min時為85.1℃,比O-M(104.9℃)的穩(wěn)定溫度低約18.9%。這種改進主要歸因于端部繞組和外殼之間的灌封硅凝膠,從而大大降低了繞組和外殼之間的熱阻。如式(6)的熱阻,如果熱流保持一致且熱阻較低,則溫度差會降低:

【參考文獻】：
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