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直冷式电动机轻量化塑料外壳的开发

2019-3-15 14:53 70 0 来自: 轻量化技术网
简介
【汽车轻量化在线】如果电动汽车要变轻,发动机也必须减重。这就是为什么弗劳恩霍夫研究人员和合作伙伴开发出一种电动机冷却概念,可以使用塑料作为外壳材料。德国弗劳恩霍夫化学技术研究所正在与卡德国尔斯鲁厄理工 ...

【汽车轻量化在线】如果电动汽车要变轻,发动机也必须减重。这就是为什么弗劳恩霍夫研究人员和合作伙伴开发出一种电动机冷却概念,可以使用塑料作为外壳材料。


德国弗劳恩霍夫化学技术研究所正在与卡德国尔斯鲁厄理工学院的电子技术研究所和汽车系统技术研究所合作开发Demil(简称:带有整体轻质外壳的直冷式电动机)项目中的电动机冷却概念,使用塑料作为外壳材料。研究人员表示,这可以提高驱动器的功率密度和效率。

该概念的特征在于定子和转子的直接冷却。“电动机由旋转的转子和固定的定子组成,用绕过定子的缠绕铜线,造成大部分电力损失。我们概念的真正创新在于定子,“德国弗劳恩霍夫化学技术研究所的科学家Robert Maertens博士说。


扁线代替圆线

为了避免发动机过热,迄今为止,定子中的热量通过金属壳体散发到带有冷水的冷却套管。 研究小组用矩形扁线代替圆线,扁线可以更紧密地缠绕在定子上。 据研究人员称,这样一来,扁平线旁边的相邻冷却通道会产生更多空间。“通过内部冷却通道的优化可以消散热量损失,不再需要通过金属外壳输送到外部冷却夹套。在这个概念中不再需要冷却夹套。此外,热惯性较低,并且,发动机实现了更高的连续动力,还可以通过冷却发动机中的热损失的转子来消散。“研究人员解释了新动作原理的优势。


由于热量在产生的地方消散,项目合作伙伴可以采用塑料结构实现整个发动机和外壳,从而实现进一步的轻量化和成本优势。“塑料重量轻,比铝外壳更容易制造,即使复杂的几何形状也可以加工,因此可以取得明显的减重和成本效益,”Maertens说。以前需要的金属作为热导体,现在可以用塑料代替, 塑料是一种不良导热体。


项目合作伙伴采用了纤维增强热固性塑料,其特点是耐高温和高抗侵蚀性冷却剂。与热塑性塑料不同,纤维增强热固性塑料在暴露于化学品中时不会膨胀。


电动机可以批量生产

塑料外壳通过自动注塑成型制造。原型制造的周期为4分钟。定子本身用导热环氧模塑料封装在传递模塑过程中。研究团队根据其设计和制造工艺设计了电动机,以便可以批量生产。

研究人员表示,定子结构已经完成,冷却概念已通过实验验证。“我们向铜绕组注入了大量的热量,预计这些热量将用于实际运行,并表明已经能够降低80%以上的预期功率损耗,包括剩余的20%。通过优化冷却水的流量已经有了方法:目前正在设置转子,以便我们可以很快在测试台上操作发动机并在实际操作中验证它,“Maertens总结了项目的状态。


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