技术巡猎 比亚迪 我们很容易把电机冷却想成是一个线性问题---油更多,接触面积更大,温度就更容易降下来。但是电机高速转动的时候,这些油也是得付出代价的,搅油损失就是其中一项。所以问题会变成,到底是哪个位置真的需要机油冷却,到底什么时候才值得把油送过去?比亚迪这份转子专利,想在同一个转子里安排两套冷却路径,并根据工况决定接通哪一套。这个思路确实比单纯增加冷却通道更合适一些,因为它考虑的是发热与损耗在不同工况下并不一致。
先看转子里面有什么。铁芯上有用于布置永磁体的槽,也可以有减重孔;中间是转轴,两端还有端板。专利利用这些位置组织油路,让一条通道经过靠内侧的铁芯减重孔,另一条则靠近外侧,经过磁体与安装槽之间的空间。内侧这条路,主要利用铁芯已有的结构空间。外侧这条路,冷却介质更接近磁体,有机会直接加强那里的换热。但转子转起来之后,外侧油液的运动状态、参与搅动的范围,也会影响损失。
两条通道要能分别工作,前提是供油不能糊成一团。因此方案把转轴内部用分隔结构分成独立腔体,每个腔体连接相应流道,再通过端板上的连接路径把油引入转子、引向出口。这样,控制供给哪一个腔体,才能对应到控制哪一条冷却路径。如果只是多开几个孔,油全部连通,后面再讨论“按需选择”,其实就没什么可选的了。这份专利给出的工况组合也很特别,一种是车辆行驶,转子在转;另一种是它所讨论的充电模式,转子保持静止,但电机仍存在需要处理的发热。在这个前提下,工况切换就好理解了。行驶时,方案选择内侧冷却通道,满足相应散热需要,同时控制油液参与高速旋转所产生的损失。到了特定的静止充电工况,则让外侧通道也连通,加强磁体附近的冷却。
同样是这台电机,转起来的时候,散热与搅油损失是一起完成计算的,停车状态、却依然有电磁发热的时候,原来高速旋转带来的那部分顾虑发生变化,就可以采用不同的供油方式。当然,转子不转了,也不能指望离心作用继续供油。方案里设置了泵和供油支路,通过支路上的控制阀决定是否向第二腔体供油。也就是说,静止工况下仍然有外部供油压力维持流动,切换动作有对应的执行部件。油进入轴内之后,沿通道到达相应位置,再通过端板流路排出,回到电机内部的回收路径。专利还讨论了轴向流动方向、传动轴供油以及多电机布置等实现,核心都是让油路在结构上可以接通,并得到控制。
端板在这套结构里也不只是盖住转子的两块板。它承担连接轴内腔体与铁芯通道的作用,相关流道需要在两端衔接,才能把供油入口、磁体附近的换热位置和回流出口连成一条连续路径。局部孔道即使再好看,如果端部接不上,油依然走不到需要的位置。这里有个容易被忽略的地方在于,换热这个事情并不是“油曾经到过那里”就完成了。热量需要随着持续流动被带走,进出口、流量和压降都得互相配合。
我们讨论电驱性能,常常盯着峰值功率。可在不同负载、不同转速甚至静止参与工作的情况下,热量从哪里来,油又为此付出了多少损耗,其实是会影响到这套系统的运作,将冷却能力用在当时需要的位置,这本身就是性能的一部分。




