德纳公司下一代电机的冷却技术研究

24天前浏览2124

摘要

德纳公司致力于发展电动机的先进冷却技术，以提高电动机的扭矩和功率密度。通过采用不同的冷却方法，如介电液体冷却，预计可使扭矩和功率密度分别提高17%和35%。德纳认为，多种冷却策略将共存以满足不同系统和车辆需求。公司凭借其全面的电驱动系统内部能力，包括电动机、电力电子、机械设计等，对电动机技术的未来持乐观态度。未来发展趋势将聚焦于提升性能、效率和可持续性，减少对重型稀土材料的依赖。

正文

主题与背景

文本内容涉及德纳公司下一代电动机的冷却技术研究，探讨了先进冷却方法在电动机转子上的应用，并比较了不同旋转冷却技术。

德纳公司简介

成立于1904年，全球员工超过42,000人，业务遍布13,000家客户和140多个国家。

电动机转子冷却的必要性

降低磁铁工作温度可提高电动机性能；发展更高转速电机导致转子损失增加；较低的磁铁工作温度可以减少重型稀土材料的使用，降低成本和提高可持续性。

德纳转子冷却技术路线图

公司的技术路线图包括了几代不同的冷却技术，从最初的空气隙冷却（一代）到空心轴油冷却（二代），再到转子夹层冷却（三代），电子流体转子夹层冷却（四代），以及最后使用先进材料和工艺的冷却技术（五代）。

不同旋转冷却技术比较

不同的冷却方法对电机性能和永磁材料使用有显著影响；空气隙传导、空心轴油冷却、轴套油冷却和电子流体转子套冷却各自具有优缺点。根以下是这些技术的简要概述和比较：

1. 一代: 间接冷却通过空气间隙对流 (Airgap convection)

- 优点：结构简单，无需额外的冷却剂。

- 缺点：冷却效率低，因为热量必须通过电机的部件传递到空气中。

2. 二代: 中空轴冷却 (Hollow Shaft Cooling)

- 优点：通过轴内部的冷却剂通道提供更有效的冷却。

- 缺点：需要较大的设计改动，可能增加机械复杂性。

3. 三代: 轴套冷却 (Shaft Jacket Cooling)

- 优点：通过在轴外部的冷却剂通道，更接近磁铁，从而提高冷却效率。

- 缺点：需要复杂的机械加工和设计。

4. 四代: 使用介电液体的冷却 (Use of dielectric fluids)

- 优点：介电液体具有高热导率，可以有效降低磁铁温度，提高冷却效率。

- 缺点：可能需要处理密封和润滑的问题。

5. 五代: 高级材料和工艺 (Advanced materials and process)

- 优点：研究阶段，旨在进一步提高冷却效率和可持续性。

- 缺点：尚未在市场上普及，可能需要更高的成本和技术投入。

每种技术都有其特定的应用场景和优势，选择哪种技术取决于具体的应用需求、成本考虑以及技术成熟度。在未来，多种冷却解决方案可能会共存，以满足不同电动机和电动汽车制造商的需求。

总结

本文介绍德纳公司下一代电动机转子冷却技术的研究进展，强调了不同的冷却方法对电机性能和可持续性的重要性。通过开发更先进的冷却系统，德纳旨在进一步提高电动机的功率和扭矩密度，同时通过降低重型稀土材料的使用来增强可持续性。文中指出，最优的冷却策略取决于系统要求、电机的方面比例和车辆冷却架构，因此未来将存在多种冷却解决方案共存的局面。

德纳发展电机先进冷却方法的原因

德纳公司选择使用先进冷却方法来提高电动机性能的原因在于，冷却技术对于提升电动机的扭矩和功率密度至关重要。根据文档中的内容，先进冷却方法可以使扭矩和功率密度分别提高17%和35%。通过使用Dielectric fluids（介电液体），还可以进一步增加扭矩和功率密度。此外，冷却策略的选择取决于系统要求、电机的方面比例和车辆的冷却架构，因此多种冷却解决方案将会共存。德纳公司通过内部模拟框架，结合电磁和热模型，准确预测了电机峰值和连续性能，并以此优化电机设计。通过这种方式，德纳正在开发下一代的转子冷却系统，以进一步提高电力和扭矩密度，同时通过减少重稀土材料的使用显著提高可持续性。