永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）的散熱是電動(dòng)汽車亟待解決的問(wèn)題之一。針對(duì)PMSM散熱問(wèn)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(cè)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(yùn)行溫度,最大降溫達(dá)到27.3℃,比O-M低23.6%。此外,P-M在峰值負(fù)載條件下的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)了約兩倍,從84 s改善到165 s。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）模型顯示了電動(dòng)機(jī)的溫度分布,該模型與測(cè)試結(jié)果顯示出良好的一致性,并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了在峰值負(fù)載條件下的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間。 

【文章來(lái)源】：微電機(jī). 2020,53(08)北大核心

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【部分圖文】：

簡(jiǎn)化的液冷P-M模型的剖視圖

如圖2所示,對(duì)PMSM的溫升性能進(jìn)行了測(cè)試。圖2中將電動(dòng)機(jī)放在工作臺(tái)上,通過(guò)使用控制器將直流電源柜中的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電源,從而為電動(dòng)機(jī)提供了交流電。其中,控制臺(tái)用于調(diào)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(dòng)機(jī),同時(shí)采用流量計(jì)監(jiān)測(cè)水流。如圖1所示,將三個(gè)PT-1000型鉑電阻溫度計(jì)嵌入端部繞組中以記錄繞組溫度,局部溫度計(jì)沿圓周方向以120°的間隔分布,如圖1中紅色虛線所示。當(dāng)溫度計(jì)的溫度波動(dòng)在15分鐘內(nèi)小于1℃或在絕緣材料燒毀的情況下溫度達(dá)到135℃時(shí),測(cè)試停止。以1 s的間隔進(jìn)行溫度測(cè)量,但為了體現(xiàn)溫度變化趨勢(shì),以不同的時(shí)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?yàn)樵诖似陂g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(cè)試時(shí)間。對(duì)于峰值負(fù)載條件,考慮到測(cè)試時(shí)間短,以10 s的間隔繪制溫度。在不同的工作條件下測(cè)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(cè)試P-M的相應(yīng)性能,以確保測(cè)試的一致性。表3列出了詳細(xì)的工作條件,包括典型的轉(zhuǎn)速、扭矩、水溫和水流量。表3 測(cè)試條件的詳細(xì)信息 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速(5000 r/min)和水溫(55℃),不同流量下O-M和P-M的溫升曲線。實(shí)驗(yàn)中所有測(cè)試均未達(dá)到保護(hù)溫度,因此當(dāng)溫度計(jì)的溫度波動(dòng)低于1℃持續(xù)15分鐘時(shí),測(cè)試將停止。如圖3所示,對(duì)于O-M和P-M,流量從9 L/min到15 L/min的變化對(duì)穩(wěn)態(tài)溫度沒(méi)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(yīng)性。由此可以看出,當(dāng)水的傳熱能力高于散發(fā)到機(jī)殼的熱量時(shí),水流量的增加幾乎對(duì)穩(wěn)定溫度沒(méi)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(dá)到約20℃。例如,P-M的穩(wěn)定溫度在15 L/min時(shí)為85.1℃,比O-M(104.9℃)的穩(wěn)定溫度低約18.9%。這種改進(jìn)主要?dú)w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(huì)降低:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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