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        轉(zhuǎn)向電機(jī)熱害問題探討

        2019-07-09 12:29:35田文毅殷農(nóng)民
        時(shí)代汽車 2019年2期
        關(guān)鍵詞:助力優(yōu)化

        田文毅 殷農(nóng)民

        摘 要:對于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言,轉(zhuǎn)向電機(jī)不僅要關(guān)注自發(fā)熱聚集問題,還要重點(diǎn)解決排氣系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向電機(jī)熱輻射產(chǎn)生的熱害問題。解決轉(zhuǎn)向電機(jī)熱害問題,保證電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性尤為重要。本文從項(xiàng)目開發(fā)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的角度,重點(diǎn)探討轉(zhuǎn)向電機(jī)熱害問題的解決方法。

        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向電機(jī);熱害

        1 引言

        隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,使用人員對車輛的安全、舒適、可靠等要求逐步提高。而汽車轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性對使用人員的行車安全不言而喻。轉(zhuǎn)向助力分為液壓和電動(dòng)兩種方式,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以結(jié)構(gòu)簡單、免維護(hù)、控制精準(zhǔn)等優(yōu)勢,逐步成為轉(zhuǎn)向助力的主流方案,市場占有率逐漸升高。如何規(guī)避轉(zhuǎn)向電機(jī)熱害風(fēng)險(xiǎn),保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行顯得尤為重要。

        2 問題提出

        2.1 轉(zhuǎn)向電機(jī)風(fēng)險(xiǎn)描述

        某項(xiàng)目車型在工程開發(fā)階段發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向電機(jī)位于排氣正下方,受到的排氣熱輻射嚴(yán)重;轉(zhuǎn)向電機(jī)下方安裝降低風(fēng)阻整流板,導(dǎo)致轉(zhuǎn)向電機(jī)周邊缺少冷卻風(fēng)吹拂;通過CFD建模分析,轉(zhuǎn)向電機(jī)最高溫度超過150℃,熱害風(fēng)險(xiǎn)極高。轉(zhuǎn)向電機(jī)空間位置見圖1。

        2.2 車輛基本信息

        車輛基本參數(shù)見表1。

        3 問題解決

        3.1 熱輻射解決方案

        轉(zhuǎn)向電機(jī)位于中通道與前艙連接處、排氣波紋管下方。排氣波紋管為軟連接吸能元件,因此不能采取排氣焊接隔熱罩的主動(dòng)隔熱措施。最終經(jīng)過評審選用轉(zhuǎn)向機(jī)被動(dòng)隔熱方案阻隔熱輻射,隔熱方案見圖2。

        通過組織底盤、工藝、質(zhì)量、CAE、供應(yīng)商對隔熱罩方案討論分析,最終確定方案可有效解決熱輻射問題,方案評估結(jié)果見表2。

        3.2 轉(zhuǎn)向機(jī)熱害風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化

        考慮到不同供應(yīng)商技術(shù)能力的差別,以及溫度對轉(zhuǎn)向電機(jī)壽命的影響。決定對隔熱后的轉(zhuǎn)向電機(jī)進(jìn)一步優(yōu)化。CFD仿真建模后確定轉(zhuǎn)向電機(jī)周邊風(fēng)速低,熱量散發(fā)緩慢。在綜合考慮風(fēng)阻的前提下,優(yōu)化導(dǎo)流板結(jié)構(gòu),引入導(dǎo)流板下部高速低溫空氣對轉(zhuǎn)向電機(jī)降溫,導(dǎo)流方案見圖3。

        仿真分析結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)向電機(jī)周邊流場改善明顯,溫度明顯降。優(yōu)化導(dǎo)流板后,轉(zhuǎn)向電機(jī)周邊流線圖見圖4。

        3.3 轉(zhuǎn)向電機(jī)熱害問題探討

        在項(xiàng)目開發(fā)過程中經(jīng)過隔熱方案和導(dǎo)風(fēng)優(yōu)化方案分析,最終轉(zhuǎn)向電機(jī)最高溫度降低到105℃。轉(zhuǎn)向電機(jī)優(yōu)化結(jié)果對比見表3。目前國內(nèi)主流供應(yīng)商的技術(shù)能力,均可以很輕松地做到轉(zhuǎn)向電機(jī)長時(shí)間在120℃的環(huán)境溫度下長時(shí)間工作。因此,該車型的轉(zhuǎn)向機(jī)熱害風(fēng)險(xiǎn)已基本規(guī)避。

        在解決轉(zhuǎn)向機(jī)的熱輻射問題時(shí),選取增加隔熱罩方案是直接阻隔熱輻射。轉(zhuǎn)向電機(jī)受到的熱輻射消失后,溫度自然降低。但是隔熱罩并不完全隔絕熱輻射,隔熱罩本身在溫度上升后,也存在較小的熱輻射,并且轉(zhuǎn)向電機(jī)周邊流場可能因?yàn)楦魺嵴值淖钃醵儾?,?dǎo)致轉(zhuǎn)向電機(jī)溫度改善有限。再考慮到轉(zhuǎn)向電機(jī)本身工作時(shí)線圈的自發(fā)熱量集聚,對技術(shù)能力一般的轉(zhuǎn)向電機(jī)供應(yīng)商而言,單單采用隔熱罩方案仍存在一定的熱害風(fēng)險(xiǎn)??紤]到車型整個(gè)生命周期成本壓力及后續(xù)二級供應(yīng)商技術(shù)水平的不確定性,確定通過優(yōu)化流場帶走更多熱量的方式對轉(zhuǎn)向電機(jī)溫度進(jìn)一步優(yōu)化,最終達(dá)到的效果也是很理想的。

        4 結(jié)語

        在熱管理性能開發(fā)過程中,解決轉(zhuǎn)向電機(jī)熱害問題,不能單單從現(xiàn)有狀態(tài)和供應(yīng)商技術(shù)能力角度出發(fā)消除風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)該綜合考慮車型的生命周期以及后續(xù)開發(fā)、降本等非技術(shù)因素的影響,最終評估轉(zhuǎn)向電機(jī)風(fēng)險(xiǎn),并進(jìn)行優(yōu)化,確保規(guī)避轉(zhuǎn)向電機(jī)的熱害風(fēng)險(xiǎn),從而保證車型全生命周期的穩(wěn)定、可靠。

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