陳真 楊榮江 譚耳 戴志立

摘要：常規(guī)的航空油泵電機工作介質(zhì)溫度在-55～80 ℃，無法滿足在高溫環(huán)境中的使用要求。為此，設(shè)計了一種新型的耐高溫油泵電機結(jié)構(gòu)，在該電機機殼內(nèi)部設(shè)計了螺旋油路，電機可以通過機殼內(nèi)部的螺旋油路循油冷卻。通過電磁場仿真計算和熱仿真實驗，驗證了該電機具有良好的耐高溫性能。

關(guān)鍵詞：高溫;油泵電機;永磁電機;螺旋油路

0 引言

常規(guī)的航空油泵電機工作介質(zhì)溫度在-55～80 ℃，電機大多通過機殼和端蓋等構(gòu)件自然散熱，無法滿足高溫環(huán)境下的使用要求。為使航空油泵電機在高溫環(huán)境下能長期帶負載運行，電機冷卻方式成為了設(shè)計的難點。為此，本文設(shè)計了一種新型的耐高溫油泵電機結(jié)構(gòu)，該電機機殼內(nèi)部設(shè)計了螺旋油路，電機通過螺旋油路循油冷卻，電機可以在不高于250 ℃的環(huán)境中長時間工作，具有良好的應(yīng)用前景。

1 電機電磁計算

本文設(shè)計的5.5 kW電機主要性能指標(biāo)如表1所示，電機基本參數(shù)如表2所示。

2 電磁仿真分析

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

電機的轉(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，電機的轉(zhuǎn)矩波形和轉(zhuǎn)速波形均成穩(wěn)定規(guī)律，證明電機電磁結(jié)構(gòu)合理。

3 電機結(jié)構(gòu)設(shè)計

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

4 熱仿真

本電機為長時工作制，電機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 ℃進行仿真，電機殼體通過滑油進行冷卻，冷卻介質(zhì)溫度為150 ℃，流速為0.8 L/min。電機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 試驗結(jié)果

對樣機進行了高溫試驗，將電機放置在高溫試驗箱中，將溫度升高到250 ℃，保溫1.5 h，通電檢測電機的空載性能合格，待電機冷卻至常溫后復(fù)測電機在額定工作點的工作性能合格，樣機高溫試驗如圖5所示，性能測試如圖6所示。

6 結(jié)語

本文設(shè)計了一種新型的高溫油泵電機結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了一臺能耐250 ℃高溫的電機，該電機通過機殼內(nèi)部的螺旋油路循油冷卻，并對其進行了電磁場仿真計算，同時對電機進行了熱仿真，對電機耐高溫（250 ℃）及相關(guān)性能進行了試驗測試。從仿真和試驗的結(jié)果來看，該電機符合預(yù)期性能，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，具有耐高溫的優(yōu)點，為高溫油泵永磁同步電機的設(shè)計和可靠性仿真提供了依據(jù)，解決了常規(guī)航空油泵電機不能耐高溫的問題。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡介：陳真（1987—），男，貴州貴陽人，助理工程師，研究方向：航空油泵電機設(shè)計。