涵道风扇电机强迫风冷散热结构设计与实验

俞浪,熊俊辉,陈新民,陆佳南,徐茂

(1.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波 315201; 2.特种飞行器浙江省工程研究中心,宁波 315201)

0 引言电推进垂直起降飞行器要求电机具有高功率密度,而电机的冷却效果直接影响导线中可使用的电流密度,电流密度越高则相同功率的电机体积越小。高效的热管理对于保持电机的效率、耐用性和安全性至关重要[1]。

针对涵道风扇电机的散热问题研究较少,可借鉴其它应用领域的电机散热技术。对于电动汽车用电机,目前的热管理技术基本满足不同功率密度的冷却需求[2]。一般低功率密度的电机(电流密度小于7 A/mm2)采用风冷,包括自然冷却和风扇强迫冷却;中高功率密度的电机(电流密度约7～12 A/mm2)宜采用液冷;更高功率密度的电机(电流密度大于15 A/mm2)需设计混合冷却。

电机热管理技术根据直接作用对象又可分为定子冷却、绕组冷却、转子冷却以及导热强化。其中定子冷却包括空气冷却[3-5]和液套冷却[6-8]。空气冷却是一种基本的冷却方式,用于较低热流密度的电机,又分外表面冷却和内部冷却。对于外表面冷却,一般会设置肋片来增大散热面积,其关键在于对肋片外形和尺寸的优化,同时需要考虑增加的质量、体积以及对流场的影响;对于内部风冷,一般采用风机强化对流,风机参数和风道设计是重要因素,好的风道具有换热强、压降低等特点。液套冷却广泛应用于中等热流密度的电机,相对于空气冷却具有热流密度高、噪声低等优势;常用的冷却剂是水,此外还有油、乙二醇、电介质等,不论采用何种冷却剂,都需要对通道进行优化设计以及防腐。……

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