สถานะการวิจัยโครงสร้างการทำความเย็นมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้า 1
ระบบกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้สามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของมอเตอร์ขับเคลื่อนออกสู่ภายนอกได้อย่างรวดเร็ว ป้องกันความร้อนสะสมภายในมอเตอร์ เพื่อให้มอเตอร์ขับเคลื่อนทำงานที่อุณหภูมิที่เหมาะสมอยู่เสมอซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อ อายุการใช้งาน ประสิทธิภาพ และความน่าเชื่อถือของมอเตอร์ขับเคลื่อน มีความสำคัญอย่างยิ่ง
ความเย็นตามธรรมชาติ
การระบายความร้อนตามธรรมชาติหมายความว่าไม่มีโครงสร้างอุปกรณ์ทำความเย็นเพิ่มเติม และส่วนประกอบที่กำหนดค่าไว้ในมอเตอร์จะถูกใช้เพื่อกระจายความร้อน เหมาะสำหรับมอเตอร์ที่มีความน่าเชื่อถือสูงและมีสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีการระบายอากาศที่ดี กรณีนี้เป็นช่องทางหลักในการระบายความร้อนจากภายในสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบ การออกแบบแชสซีต้องได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มอัตราการระบายความร้อนแบบพาความร้อนให้สูงสุด โดยการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนและพื้นที่ผิวของแผงระบายความร้อน จะทำให้อัตราการถ่ายเทความร้อนของแผงระบายความร้อนเพิ่มขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ดังนั้นวิธีการทั่วไปในการปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติคือการขยายพื้นที่แผงระบายความร้อน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มพื้นที่ระบายความร้อนจะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการไหลของอากาศ ซึ่งจะเป็นการลดค่าสัมประสิทธิ์การได้รับ ดังนั้นการปรับปรุงโครงสร้างแผงระบายความร้อนอย่างเหมาะสมจึงเป็นทิศทางการออกแบบหลักของการระบายความร้อนตามธรรมชาติ ด้วยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ เช่น ความลึกของแผ่นระบายความร้อน ระยะห่างระหว่างแผ่นระบายความร้อน และจำนวนแผ่นระบายความร้อน ดังแสดงในรูป ถือเป็นวิธีการหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพการทำความเย็นตามธรรมชาติ เป้าหมายสุดท้ายของการออกแบบสามมิติคือการเพิ่มอัตราการกระจายความร้อนให้สูงสุด ในขณะเดียวกันก็ลดน้ำหนักและปริมาตรของแผงระบายความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด อย่างไรก็ตาม วิธีการทำความเย็นตามธรรมชาติเหมาะสำหรับมอเตอร์กำลังต่ำหรือขนาดใหญ่ที่มีพื้นที่ถ่ายเทความร้อนเพียงพอเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่ค่อยมีการใช้ในด้านมอเตอร์ขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้า
โครงสร้างการระบายความร้อนด้วยอากาศบังคับ
ถูกจำกัดโดยสภาพแวดล้อมการทำงานที่ซับซ้อนของมอเตอร์ขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้า การระบายความร้อนตามธรรมชาติเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองความต้องการในการทำความเย็น โดยทั่วไปโครงสร้างระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับจะใช้ระบบพัดลมเพื่อปรับปรุงการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างด้านในของมอเตอร์และอากาศภายนอก ค่าการนำความร้อนของระบบกระจายความร้อนด้วยการทำความเย็นตามธรรมชาติมีค่าเพียง 2-25 W/(m2·K) ในขณะที่ค่าการนำความร้อนของระบบกระจายความร้อนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับสามารถเข้าถึง 20-300 W/(m2· K) ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนของมอเตอร์ได้อย่างมาก ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากมอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์ไฟฟ้าบางรุ่นมีพื้นที่ภายในน้อย จึงไม่สามารถติดตั้งโครงสร้างระบายความร้อนด้วยของเหลวได้ แม้ว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการระบายความร้อนด้วยของเหลวมาก แต่การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับยังคงมีข้อได้เปรียบในแง่ของต้นทุนโดยรวมของระบบและความเรียบง่าย ข้อได้เปรียบที่สำคัญ
ศึกษาอิทธิพลของโครงสร้างโรเตอร์ที่มีการระบายความร้อนด้วยอากาศบนพื้นที่การทำงานของมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรฟลักซ์แนวรัศมีได้รับการศึกษาผ่านการจำลองความร้อน แผนภาพโครงสร้างแสดงในรูป การทดลองแสดงให้เห็นว่าการระบายความร้อนของโรเตอร์ช่วยลดอุณหภูมิของแม่เหล็กถาวรได้อย่างมากในระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง ขยายพื้นที่การทำงานต่อเนื่องที่เป็นไปได้และการโอเวอร์โหลดที่เป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงการใช้ความร้อนของมอเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ
