端部绕组浸没式冷却电机散热结构设计与优化

摘要

针对高功率密度电机散热困难的问题，设计了一种端部绕组浸没式冷却的油冷散热结构，研究了端部绕组浸没式冷却电机的散热结构设计与优化方法。基于传热学及电磁学理论，分析了电机内部热源的分布情况，通过仿真模拟分析了极限工况下油冷电机的温度分布和流动特性；定量研究了油碗、油道结构参数对电机最高温度及油道压降的影响；基于响应面法进行多目标优化试验设计，利用带精英策略的非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)得到最优解，并通过仿真模拟验证了优化结果的有效性和可行性。结果表明：优化后电机最高温度为139.7℃,比优化前的最高温度161.3℃降低了21.6℃,降幅为13.4%。同时，油道压降由65.6 kPa下降至39.3 kPa,降低了26.3 kPa,降幅为40.1%。进行优化设计后，油冷电机的散热性能显著提高，有利于提高电机的工作效率和寿命。本研究对于电机散热结构的设计与优化具有一定的理论指导和实际应用价值。

关键词

浸没式冷却 / 温度分布 / NSGA-Ⅱ算法 / 多目标优化