機(jī)載高溫油泵電機(jī)設(shè)計(jì)

陳真 楊榮江 譚耳 戴志立

摘要：常規(guī)的航空油泵電機(jī)工作介質(zhì)溫度在-55～80 ℃，無(wú)法滿足在高溫環(huán)境中的使用要求。為此，設(shè)計(jì)了一種新型的耐高溫油泵電機(jī)結(jié)構(gòu)，在該電機(jī)機(jī)殼內(nèi)部設(shè)計(jì)了螺旋油路，電機(jī)可以通過(guò)機(jī)殼內(nèi)部的螺旋油路循油冷卻。通過(guò)電磁場(chǎng)仿真計(jì)算和熱仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該電機(jī)具有良好的耐高溫性能。

關(guān)鍵詞：高溫;油泵電機(jī);永磁電機(jī);螺旋油路

0 引言

常規(guī)的航空油泵電機(jī)工作介質(zhì)溫度在-55～80 ℃，電機(jī)大多通過(guò)機(jī)殼和端蓋等構(gòu)件自然散熱，無(wú)法滿足高溫環(huán)境下的使用要求。為使航空油泵電機(jī)在高溫環(huán)境下能長(zhǎng)期帶負(fù)載運(yùn)行，電機(jī)冷卻方式成為了設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。為此，本文設(shè)計(jì)了一種新型的耐高溫油泵電機(jī)結(jié)構(gòu)，該電機(jī)機(jī)殼內(nèi)部設(shè)計(jì)了螺旋油路，電機(jī)通過(guò)螺旋油路循油冷卻，電機(jī)可以在不高于250 ℃的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間工作，具有良好的應(yīng)用前景。

1 電機(jī)電磁計(jì)算

本文設(shè)計(jì)的5.5 kW電機(jī)主要性能指標(biāo)如表1所示，電機(jī)基本參數(shù)如表2所示。

2 電磁仿真分析

電機(jī)在額定工作點(diǎn)的性能仿真結(jié)果如表3所示（8 000 r/min、0.54 Nm）。

電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波形、轉(zhuǎn)速波形分別如圖1和圖2所示。

從仿真分析結(jié)果看，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波形和轉(zhuǎn)速波形均成穩(wěn)定規(guī)律，證明電機(jī)電磁結(jié)構(gòu)合理。

3 電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電機(jī)本體結(jié)構(gòu)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋組成，電機(jī)本體結(jié)構(gòu)采用常規(guī)布局，電機(jī)定子的機(jī)殼組件部分采用激光焊接的形式將內(nèi)機(jī)殼和外機(jī)殼組成組件，在電機(jī)的機(jī)殼組件內(nèi)部形成螺旋油路，使電機(jī)可以通過(guò)油路循油冷卻，電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4 熱仿真

本電機(jī)為長(zhǎng)時(shí)工作制，電機(jī)主要熱源有定子鐵耗、繞組銅損耗和轉(zhuǎn)子渦流損耗，如表4所示。按照工作環(huán)境溫度250 ℃進(jìn)行仿真，電機(jī)殼體通過(guò)滑油進(jìn)行冷卻，冷卻介質(zhì)溫度為150 ℃，流速為0.8 L/min。電機(jī)本體各部分最高溫度分布如表5所示，溫度分布如圖4所示。

5 試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了高溫試驗(yàn)，將電機(jī)放置在高溫試驗(yàn)箱中，將溫度升高到250 ℃，保溫1.5 h，通電檢測(cè)電機(jī)的空載性能合格，待電機(jī)冷卻至常溫后復(fù)測(cè)電機(jī)在額定工作點(diǎn)的工作性能合格，樣機(jī)高溫試驗(yàn)如圖5所示，性能測(cè)試如圖6所示。

6 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種新型的高溫油泵電機(jī)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了一臺(tái)能耐250 ℃高溫的電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)機(jī)殼內(nèi)部的螺旋油路循油冷卻，并對(duì)其進(jìn)行了電磁場(chǎng)仿真計(jì)算，同時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行了熱仿真，對(duì)電機(jī)耐高溫（250 ℃）及相關(guān)性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。從仿真和試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，該電機(jī)符合預(yù)期性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，具有耐高溫的優(yōu)點(diǎn)，為高溫油泵永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)和可靠性仿真提供了依據(jù)，解決了常規(guī)航空油泵電機(jī)不能耐高溫的問(wèn)題。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡(jiǎn)介：陳真（1987—），男，貴州貴陽(yáng)人，助理工程師，研究方向：航空油泵電機(jī)設(shè)計(jì)。