電機冷卻技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
電機冷卻技術的視頻教程
基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真
基于項目實戰Fluent油冷電機（噴油甩油）熱仿真教學； 掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，包括以下四個模塊： 1、幾何處理-SpaceClaim 2、網格劃分-FluentMeshing 3、計算-Fluent 4、后處理-CFDPost
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基于無網格思想的新能源電機冷卻快速分析方案
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基于Fluent水冷+噴油甩油冷卻電機熱仿真 -幾何處理部分
掌握Fluent流動傳熱仿真的整個流程，電機熱仿真全流程計算設置方法，案例包括workbench源文件及計算設置的全過程錄屏。
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電機冷卻技術的實例教程
召回原因如下：
由于制造偏差，電動驅動模塊的冷卻系統可能存在密封不足，導致冷卻液滲漏
。
如果冷卻液微滲到電機內，長期使用后可能降低高壓系統的絕緣電阻值，極端情況下車輛可能無法啟動。冷卻液滲漏不滿足國家相關強制性標準中關于冷卻系統密封的要求，極端條件下，車輛的電動驅動模塊輸出功率會降低，存在安全隱患。
▲圖1. 奔馳EQC的召回（市場監督總局的通告）
Part 1 傳統汽車企業在電動汽車上的創新和迭代
EQC是奔馳在純電領域的第一代的產品設計，電驅系統也是從行業里面找資源聯合開發的，主要和ZF與奔馳聯合設計。如下圖1所示，這里主要考慮的問題是能否提供足夠的功率，前后軸各配備一臺動力電機，總功率達到了300kW，總扭矩為760Nm。
從結構上來看，這套電驅動系統采用電機減速器左右+逆變器上方的布置形式，減速器平行軸結構，電機與減速器共用殼體。在這里，電機軸與減速器輸入齒輪為一體式結構，三球軸承支撐，這樣的設計對電機后端蓋、電機殼體和減速器后殼體，連接部件的同軸度要求較高。
▲圖2. 奔馳EQC的動力系統
從冷卻來看，這里采用系統一體化冷卻的方式：
●
逆變器與電機采用直連式水管，O型圈密封;
●
電機定子、轉子軸都采用水冷，定子水套兩端O型圈密封，通過螺栓固定到機殼上，轉子軸水冷密封結構復雜(機械密封);
目前的主要問題，可能出在了轉子水冷技術上，這在電機冷卻技術屬于前沿的冷卻技術，從市場來看大部分電動機使用水去冷卻定子，或者采取油冷的辦法。
▲圖3. 奔馳后驅系統的爆炸圖和主要概覽
從這個意義上，我們可以看一下德國工程師在電驅動技術方面的考慮。
展開 電力牽引電機的拓撲 (Equipmake)
在電動汽車的新大陸上，有一場爭論的硝煙從未散去——到底哪種電機是最好的？
對此，Equipmake的經營主管、創新型電力傳動系統設計研發專家Ian Foley表示，“這就像80年代早期的計算機之爭。直到IBM的PC成為業界標準，這場爭論才得以平息。現在我們有各種類型的電機，不同的電機的制造理念也不一樣。我們不應只著眼于電機，而是要考察包括電機、電池、逆變器、齒輪箱和控制器在內的整體系統解決方案。最后，哪個解決方案成本最低，哪個就是贏家。”
Foley希望，最后的勝利屬于自己公司的APM200輪輻電機。他表示，APM200效率卓越，是目前扭矩和功率密度（kW/kg）最高的電動汽車永磁電機，而且它還有成本低、重量輕等優點。
APM200電機的重量約為49kg （108 lb），最高轉速為10,000rpm，最大功率和最大扭矩分別為220kW（295 hp） and 450 N·m （332 lb·ft），采用了成本更低的釹鐵硼磁鐵（NdFeB），降低了電機整體造價，并搭載了5.5:1整體行星齒輪箱，齒輪箱的輸出軸和輪轂直接相連。此外，Equipmake還為APM200研發了專用逆變器，采用了結合碳化硅二極管和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）的動力電子技術，使得電機能在高變頻下保持大功率運轉。
輪輻電機系統剖析圖(Equipmake)
一冷再冷
冷卻是決定電機性能的關鍵。電機磁鐵的溫度越低，電機輸出峰值功率的時間就越長。但是，光做到冷卻還不夠，必須要保證冷卻的成本適中、質量可靠、量產效率高。
Foley表示，“輪輻電機的結構能夠滿足以上這些要求。傳統的永磁電機的磁鐵呈V型，被壓在轉子四周的壓片上，壓入深度很淺，而輪輻電機的磁鐵則像輻條一樣垂直于鋁制轉子的表面，使得磁鐵得以非常接近冷卻液（60℃水/乙二醇）。
展開 國內新能源汽車電機冷卻技術路線主要采用水冷的方式，其散熱效率較高，技術難度較低，但由于電機高溫部分主要集中在繞組端部，采用水冷方式無法直接對其冷卻，因此為了進一步提高電機的散熱能力，也為了進一步提高電機功率密度，采用通過油冷系統直接冷卻熱源（繞組）的冷卻方式，其散熱效率高，并可顯著提升功率密度，是下一代電機冷卻系統的趨勢。
2) 挑戰
復雜的油路系統設計以及較高的工藝水平，限制了油冷技術的發展。
展開 眾所周知，電機的運行過程，其實就是一個電能和機械能相互轉換的過程，在這個過程中同時也不可避免地將產生一些損耗。這些損耗絕大部分會轉化為熱量，從而導致電動機繞組，鐵芯及其他部件的工作溫度升高。
電機發熱問題在研發生產新品過程中較常見，Ms.參也接觸過不少型式試驗時電機溫度階梯式升高溫升難以穩定的案例。結合該問題，Ms.參今天與大伙簡單談談電機的冷卻方法和通風散熱，解析各類電機通風冷卻結構，企圖能發掘一些避免電機過熱的設計技巧。
由于電動機使用的絕緣材料有對溫度的限制，故電機冷卻的任務是將電機內部損耗產生的熱量散發掉，使電機各個部位的溫升維持在標準規定的范圍之內，并力求內部溫度均勻化。
電機通常采用氣體或者液體作為冷卻介質，常見的有空氣和水，對應的我們稱之為空冷或者水冷。 空冷常見的有全封閉空氣冷卻和開啟式空氣冷卻；水冷常見的有水套式冷卻和熱交換器冷卻。
交流電機標準IEC60034-6規定和解釋了電機的冷卻方式，采用IC代碼來表示：
冷卻方式代碼 = IC+ 回路布置代號 + 冷卻介質代號 + 推動方法代號
一、常見的冷卻方式
1、IC01 自然冷卻 （表面冷卻）
例如西門子緊湊型1FK7/1FT7伺服電機。注意：此類電機運行時表面溫度較高，可能對周邊設備和物料產生影響。故在某些行業應用時，應考慮通過電機的安裝和適度的降容來規避電機溫度的負面影響。
2、IC411 自扇冷卻 （自冷）
IC411是通過電機自身的旋轉來移動空氣從而實現冷卻的，空氣的移動速度與電機速度相關。
3、IC416 強迫風扇冷卻（強冷或獨立風扇冷卻）
IC416則含有獨立驅動的風機，保證了風量的恒定而與電機的轉速無關。
IC411和IC416是低壓交流異步電機經常采用的冷卻方式，是通過風扇吹電機表面散熱筋來實現散熱的。
展開 當然，水冷系統要兼顧電池包和驅動電機兩方面的冷卻，有的熱管理系統還和空調、電控系統等相連，這樣涉及到多個子系統，在設計方面就比較復雜了。
但是，由于水冷的使用效果確實很好，所以現在相當多的主流電動車，無論是幾十馬力的代步車，還是使用大功率驅動電機的車型，基本上都采用水冷系統來為驅動電機散熱。
水冷系統還有個好處就是可以統籌使用車上的熱量，實現更好的熱管理。比如有些車型的設計就將電機散發的熱量為電池組保溫。在冬季對于新能源車型來說，還是非常有用的——畢竟靠電池組自己的加溫，損耗非常大。
隨著技術的進步，不但電機外側的定子可以冷卻，內部的轉子也可以增加水套進行冷卻，進一步提升了熱管理的效率。
變速箱的電機，也可以用油冷優勢：結構緊湊，和變速箱等通盤設計，散熱效率高不足：不方便回收利用熱量油冷就和傳統燃油車的發動機、變速箱的冷卻方式差不多了，通常來說，這種方式的冷卻效率還是比較高的。而且這個時候，電機冷卻和變速箱的冷卻在一起，也有利于結構的緊湊化，不用單獨設計布置機油泵等零部件。目前，這種冷卻方式一般應用于插電式混合動力車型，特別是P2和P2.5結構。
但是油冷和風冷一樣，它們最后需要把熱量散發掉。所以電機產生的熱量，是不能回收利用的。不過考慮到油冷系統中一般的電機尺寸和功率都不那么大，這部分的損耗還是可以接受的。
結語：任何汽車技術都有它適用的類型，就像新能源車型的電機冷卻方式一樣。每一種方式，無論是油冷還是風冷，亦或是水冷都有自己的優缺點，適合不同的車型。還是那句話，沒有最好的技術，只有最適用的技術。
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本文原刊登于Ansys.com：《Innomotics Advances AI-capable Industrial Motor Drives With Multiphysics Simulation and Digital Twins》
作者：Jennifer Procario | Ansys市場傳播經理
編輯整理：張旭 | Ansys主任應用工程師
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Fluent輪轂電機自然冷卻仿真
源文件加制作過程錄屏，源文件是workbench，包括幾何，網格，設置跟結果。錄屏是全過程錄屏，包括幾何處理，網格劃分，計算設置跟后處理，錄屏沒有聲音，關鍵步驟錄屏中有文字
平臺軟件：
Ansys 2020版本
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未來十年，電動汽車電機領域正醞釀巨變。從軸向磁通電機的“扁平革命”，到輪轂電機的突破嘗試，技術創新持續涌現。磁性材料戰場更是硝煙彌漫，稀土依賴與無磁體設計的博弈牽動全局。
這場融合技術突破與材料革新的浪潮，將重塑市場格局，也帶來無數未知機遇。本文帶你看透十年趨勢，解碼電機產業的現在與未來。
一、軸向磁通電機：引領電機技術的“扁平革命”
在電機技術領域
近期電機與機器人領域亮點頻出。國內，寧波震裕鐵芯成型工藝升級、哈電 500 兆瓦水輪機轉輪領跑全球、佳木斯 10000kW 高壓電機填補空白，星驅科技、上海電機學院等也有技術突破；國際上，德國 TQ、英國 Turntide 等推出創新產品。同時，翼菲科技沖刺上市、一汽等企業加速布局，推動產業升級。
1.寧波震裕科技股份有限公司新專利：電機用的鐵芯成型方法
近日，寧波震裕科技獲得一項名為
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