封裝工藝對電樞熱導(dǎo)率影響的實(shí)驗(yàn)研究*

李兆宗，張承寧，章恒亮，張 碩

（1.北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院，北京 100081；2.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，南京 210096；3.諾丁漢大學(xué)電氣工程學(xué)院，英國 諾丁漢 NG7 2GT）

前言

近年來，隨著電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)技術(shù)的多樣化發(fā)展，在集中驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的高轉(zhuǎn)速電機(jī)［1-2］和在輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的高轉(zhuǎn)矩電機(jī)［3-4］同時(shí)成為汽車領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的電機(jī)類型。因此，在傳統(tǒng)圓形漆包線繞組的基礎(chǔ)上，發(fā)卡繞組（扁銅線）和絞線繞組電機(jī)同時(shí)孕育而生。發(fā)卡繞組的優(yōu)勢在于可以降低電機(jī)在低速工況下的直流損耗［3］，能夠有效提高電機(jī)在低速工作區(qū)間的工作效率。反之，絞線繞組應(yīng)用的目的是通過緩解電樞中的趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)以降低電機(jī)的交流損耗［4-5］，從而提高電機(jī)在高轉(zhuǎn)速工作區(qū)間的工作效率。常見的絞線電樞主要包括換位漆包線、圓形利茲線和矩形利茲線等結(jié)構(gòu)。

相對于應(yīng)用在靜態(tài)電力電子設(shè)備（如變壓器、電磁爐等）中的電樞結(jié)構(gòu)，車用電機(jī)最顯著的特點(diǎn)在于其電樞大多具有封裝工藝，即通過對電樞灌注環(huán)氧樹脂等高性能非金屬材料以保證電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠性。圖1 所展示的電樞為封裝后的利茲線電樞。本文設(shè)定圖中z軸方向?yàn)殡姌休S向，x、y為電樞的截面方向。

電機(jī)電樞的熱管理是提高車用電機(jī)性能的關(guān)鍵，也是保障電機(jī)可靠性的基礎(chǔ)。因此，準(zhǔn)確計(jì)算電樞的熱導(dǎo)率是建立模型必不可少的前期工作。在此，為評估各類計(jì)算車用電機(jī)電樞熱導(dǎo)率方法的優(yōu)勢和局限，文中匯總了國際上10 篇有代表性的文獻(xiàn)以便讀者參考，如表1所示。

表1 車用電機(jī)各類電樞熱導(dǎo)率計(jì)算方法匯總

通過對表1中文獻(xiàn)的總結(jié)，可以得出目前電機(jī)設(shè)計(jì)者對電樞軸向熱導(dǎo)率預(yù)測存在的如下3點(diǎn)局限。

（1）各向異性研究不充分 各類電樞的軸向熱導(dǎo)率研究不如截面方向的熱導(dǎo)率研究充分，軸向熱導(dǎo)率普遍采用經(jīng)驗(yàn)參數(shù)或電樞的填充密度作為估算電樞軸向熱導(dǎo)率的依據(jù)。然而，由于高頻電機(jī)中的電樞通常會具有獨(dú)特的絞合結(jié)構(gòu)，封裝工藝對其傳熱效率的影響也將比傳統(tǒng)圓形繞組更加明顯，須仔細(xì)考慮。

（2）模型精度不足 包括換位漆包線和利茲線在內(nèi)的絞合電樞的熱導(dǎo)率解析計(jì)算結(jié)果誤差在10%以上，仍有一定的優(yōu)化空間。同時(shí)，隨著電機(jī)種類的多樣化，端部油冷電機(jī)以及軸向磁通電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生［4-5］。在這些電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，其電樞中大部分的熱量都是通過軸向散發(fā)，因此須對電機(jī)建立三維模型才能得到更精確的預(yù)測結(jié)果。然而，面對復(fù)雜的絞合電樞結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的軸向熱導(dǎo)率估算方法是無法滿足精度要求的。

（3）工藝考慮不足 各類電樞軸向熱導(dǎo)率的模型均未涉及封裝工藝對電樞傳熱特性的影響。然而，在日益提升的非金屬材料導(dǎo)熱性質(zhì)面前，直接忽略非金屬材料的熱導(dǎo)率不夠嚴(yán)謹(jǐn)。上述文獻(xiàn)中所有的模型均無法表達(dá)電樞內(nèi)部漆包線之間的傳熱性質(zhì)，所以很難在模型中體現(xiàn)出電樞在封裝后的熱導(dǎo)率變化，這種直接忽視封裝工藝的計(jì)算方法在車用電機(jī)中需要得到更新。

因此，本文提出一種能夠表達(dá)車用電機(jī)電樞軸向熱導(dǎo)率的數(shù)學(xué)模型，并能夠得到電樞在封裝后更加精確的熱導(dǎo)率。然而，由于目前沒有評估封裝工藝對熱導(dǎo)率影響的文獻(xiàn)能夠作為參考，所以本文選擇從實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)，首先通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到電樞真實(shí)的物理性質(zhì)，而后通過對電樞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對其建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，以保證高效準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)各類電樞軸向熱導(dǎo)率的預(yù)測。

1 各類電樞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

選取的9款電樞樣品如圖2所示，其關(guān)鍵參數(shù)的詳細(xì)信息匯總在表2中。

表2 樣品信息

圖2 電樞樣品

在表2 中，電樞類型是指其加工工藝帶來的不同性質(zhì)。目前市面上應(yīng)用的電樞主要包括絞合和塑形（壓縮）兩種加工工藝。電樞的絞合通常會經(jīng)歷1～3 次，根據(jù)漆包線絞合次數(shù)的不同，它們分別被稱為“換位漆包線”、“利茲線”和“多層利茲線”。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)更高的槽滿率，各類電樞也會被壓縮為適用于各類電機(jī)的矩形截面。其工藝流程以及樣品#1～#9所歸屬的類型如圖3所示。

圖3 各類電樞的加工流程

電樞的截面積Ae如圖3 中的虛線框所示。電樞中的扭轉(zhuǎn)角θ為各類絞線的扭轉(zhuǎn)角，其物理意義如圖4所示。

圖4 電樞的扭轉(zhuǎn)角θ

絞合根數(shù)n和單根線徑D指的是絞線內(nèi)部漆包線的總數(shù)和單根漆包線的直徑。漆包線類型中涉及的漆包線與封裝材料的物理性質(zhì)均來自于樣品的參數(shù)表，本文中所需的材料信息匯總于表3。

表3 材料熱導(dǎo)率信息

值得注意的是，為更好地復(fù)現(xiàn)封裝材料對電樞熱導(dǎo)率的影響，文中使用目前車用電機(jī)最常見的非金屬固化劑［Epoxylite 235SG］作為各類電樞的灌封材料，以更好地對比封裝工藝對電樞熱導(dǎo)率的影響。文中所有電樞樣品的封裝工藝均模擬車用電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，在施加預(yù)緊力的條件下進(jìn)行真空浸漬（vacuum casting），從而改善電樞內(nèi)部漆包線之間的接觸條件，增強(qiáng)換熱效率。以樣品#4 為例，真空浸漬后的電樞樣品如圖5所示。

圖5 封裝后的樣品#4

2 軸向熱導(dǎo)率測定實(shí)驗(yàn)

面對電樞多樣化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)者通常很難直接建立導(dǎo)體內(nèi)部的傳熱模型，更難以直接通過解析計(jì)算評估封裝工藝對各類電樞熱導(dǎo)率的影響。為提高建模效率，首先對封裝前后的電樞的軸向熱導(dǎo)率進(jìn)行測量。

2.1 實(shí)驗(yàn)臺架設(shè)計(jì)

電樞軸向熱導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)臺架原理如圖6所示。

圖6 樣品測量原理

圖中A 為嵌有加熱器的銅板，用恒定的熱源控制溫度。夾具B 和D 用來固定電樞樣品C，夾具B 和夾具D 的形狀相同。E 為內(nèi)部有冷卻液通道的銅板。臺架中部件A、B、D 和E 均使用銅［HC101］制作而成。點(diǎn)1～13 為測溫通道。通道1、2 和3 之間的溫差可以用來計(jì)算流經(jīng)B 的熱流qB，通道8、9 和10 可以用來計(jì)算流經(jīng)D 的熱流qD。通道4 和6 的溫度可以用來檢查樣品與B 之間的接觸。通道5 和通道6用來獲取樣品C 兩段的溫度差，從而計(jì)算出通過樣品的熱流密度。通道11 和12 分別對應(yīng)冷卻劑進(jìn)口和出口溫度，用于監(jiān)測冷卻液的實(shí)時(shí)溫度。通道13用來測量熱板A的溫度和PID恒溫?zé)嵩吹墓β士刂啤?/p>

在熱穩(wěn)定條件下，流經(jīng)B 的熱流密度qB應(yīng)等于流經(jīng)D 的熱流密度qD，且與流經(jīng)C 的熱流密度qC相同。計(jì)算樣品軸向熱導(dǎo)率的方法為

式中：AB和Ae分別為夾具B 和待測樣品C 的截面積，mm2；λCu為銅［HC101］的熱導(dǎo)率，W/(m·℃)；ΔTi，j為i點(diǎn)與j點(diǎn)之間的溫差，℃；Δxi，j為i點(diǎn)與j點(diǎn)之間的物理距離，mm；λSample為每個(gè)樣品中待測熱導(dǎo)率，W/(m·℃)。

基于上述原理，實(shí)驗(yàn)在樣品和實(shí)驗(yàn)臺上包裹了絕熱層，緩解樣品向外界的散熱。實(shí)驗(yàn)臺表面覆蓋的隔熱層為鈣鎂硅酸絕熱片，最外層為泡沫箱。成品實(shí)驗(yàn)臺和溫度采集器如圖7所示。

圖7 實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)拍圖

2.2 實(shí)驗(yàn)臺架的誤差標(biāo)定

由于需要討論封裝工藝對各類電樞的未知影響，所以實(shí)驗(yàn)臺架的測量值需要較高的精度，以保證后續(xù)分析的有效性。

基于上述的實(shí)驗(yàn)原理，熱導(dǎo)率測量的誤差將來自兩個(gè)方面，一個(gè)是熱電偶的測量誤差，另一個(gè)是實(shí)驗(yàn)臺之間的散熱。因此，首先對式（2）熱導(dǎo)率計(jì)算式進(jìn)行改寫，并引入兩個(gè)修正系數(shù)kd和δij作為臺架補(bǔ)償系數(shù)，公式為

式中：kd為臺架的散熱補(bǔ)償系數(shù)；δij為熱電偶誤差補(bǔ)償系數(shù)。

臺架的誤差補(bǔ)償系數(shù)kd須通過建立散熱模型進(jìn)行計(jì)算，如圖8所示。

圖8 實(shí)驗(yàn)臺架的散熱模型

圖中RB、RC、RD和R0分別代表夾具B、樣品C、夾具D 和絕熱層的熱阻。假設(shè)實(shí)驗(yàn)臺架可劃分為n段，每段的絕熱條件相同，且外部環(huán)境溫度一致。則可以假定的熱量繼續(xù)沿導(dǎo)體傳遞，而的熱量則向外傳遞。因此，為求解上述未知數(shù)kd，需要使用多個(gè)性質(zhì)已知的樣品作為標(biāo)定。校準(zhǔn)過程中，分別使用200和150 mm的銅［HC101］（熱導(dǎo)率為391 W/（m·℃））和鋁合金［HE30TF］（熱導(dǎo)率為180 W/（m·℃））金屬條作為標(biāo)定樣品，以保證所有的利茲線樣品的熱導(dǎo)率經(jīng)驗(yàn)值范圍均處于391～180 W/（m·℃）之間，如圖9所示。

圖9 標(biāo)定樣品

對于每個(gè)標(biāo)定用的樣品，臺架分別將A 銅板設(shè)置為50、70、90 ℃ 3 個(gè)溫度，E 銅板保持在10 ℃，并在上述條件下重復(fù)多次測量通過qB和qD的差值，依據(jù)圖8 中的散熱路徑圖求取平均值后計(jì)算臺架的散熱系數(shù)kd。

熱電偶的誤差補(bǔ)償系數(shù)δij通過熱水浴進(jìn)行標(biāo)定。其具體方法為：分別記錄下通道1～4處于i溫度條件時(shí)各熱電偶的誤差δi，以及通道8～10處于j溫度條件下各熱電偶的誤差δi，從而得到夾具上8根熱電偶在加熱端溫度為i、制冷端溫度為j條件下的誤差δij作為后續(xù)計(jì)算的熱電偶補(bǔ)償系數(shù)，如圖10所示。

圖10 熱電偶的水浴標(biāo)定

在得到實(shí)驗(yàn)臺架的kd和δij兩個(gè)補(bǔ)償系數(shù)后，再次參照上述實(shí)驗(yàn)條件測量圖11 中100 mm 的兩個(gè)標(biāo)定樣品。

圖11 標(biāo)定樣品

圖11 中銅條樣品在點(diǎn)1～10 的溫度收集結(jié)果如圖12（a）所示，鋁條樣品在點(diǎn)1～10 的溫度收集結(jié)果如圖12（b）所示。銅條和鋁條熱導(dǎo)率計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 臺架標(biāo)定結(jié)果

圖12 標(biāo)定樣品溫度采集結(jié)果

通過對標(biāo)準(zhǔn)材料Cu ［HC101］和Al ［HE30TF］樣品的標(biāo)定，在后續(xù)測量100 mm 樣品的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)臺架展示出良好的準(zhǔn)確性。通過表4 可以看出，該實(shí)驗(yàn)臺的誤差可以將待測樣品的導(dǎo)熱系數(shù)誤差控制在0.7%以內(nèi)，具有足夠的參考價(jià)值。

2.3 測量結(jié)果

在標(biāo)定實(shí)驗(yàn)臺架后，該實(shí)驗(yàn)臺配合補(bǔ)償系數(shù)測得9 個(gè)樣品在封裝前后的熱導(dǎo)率，并計(jì)算得到封裝工藝對其熱導(dǎo)率產(chǎn)生的影響。在驗(yàn)證過程中，冷卻液溫度固定在10 ℃，A 的溫度控制在50、70、90 ℃3 個(gè)不同的溫度。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程中，為保證各個(gè)樣品測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，每款電樞均加工了多個(gè)樣品，且測量時(shí)會將樣品的“加熱端”和“制冷端”調(diào)換一次，分別記錄兩次的溫度梯度數(shù)據(jù)，以消除樣品兩端可能出現(xiàn)的尺寸差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5 所示，并繪制如圖13所示的柱狀圖作為更好的參考。

表5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖13 樣品封裝前后熱導(dǎo)率對比

通過對各類電樞封裝前后熱導(dǎo)率的對比，可以發(fā)現(xiàn)非金屬封裝材料對電樞軸向熱導(dǎo)率起到的影響不能忽視。但是，對于樣品中的發(fā)卡繞組和圓形漆包線而言，其影響相對較小。反之，對于包括換位漆包線和利茲線在內(nèi)的各類絞線的影響卻非常明顯?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果和傳熱理論的分析可知，圓形絞線是可以通過塑型工藝提升其軸向熱導(dǎo)率。其原因在于，塑形改變了漆包線之間的接觸情況，在微觀層面提升了各根漆包線之間的接觸面積，從而使電樞對真空浸漬工藝更加敏感。

3 封裝工藝影響的建模分析

對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所展示出的兩種不同性質(zhì)，將電樞樣品分為“平行電樞”和“絞合電樞”兩類，并基于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出了兩種計(jì)算電樞軸向熱導(dǎo)率的方法。

3.1 平行電樞軸向熱導(dǎo)率模型

平行電樞（parallel winding）是指電樞內(nèi)部的漆包線平行排列，不存在絞合工藝，主要包括發(fā)卡繞組和圓形漆包線等電樞種類。對于這類電樞，封裝工藝對其熱導(dǎo)率的影響來自軸向，即漆包線和封裝材料的熱導(dǎo)率處于并聯(lián)狀態(tài)，槽內(nèi)的材料分布如圖14所示。

圖14 平行電樞槽內(nèi)材料分布

圖中白色虛線框指齒槽截面積AS。因此，平行電樞的等效熱導(dǎo)率并聯(lián)模型如圖15所示。

圖15 平行電樞熱導(dǎo)率模型

平行電樞的等效熱導(dǎo)率λP計(jì)算公式為

式中：λCu、λEm和λVn分別代表銅、漆包線搪瓷層和封裝材料的熱導(dǎo)率，W/(m·℃)；AS為齒槽截面積；ACu、AEm和AVn分別代表齒槽內(nèi)部各種材料的截面積，mm2。模型中各材料熱導(dǎo)率均已知，因此只須知道各類材料在電樞內(nèi)的體積占比即可獲得電樞的軸向熱導(dǎo)率：

式中：ff為電樞的槽滿率，可直接通過齒槽截面積和電樞的數(shù)量確定；σ為搪瓷層厚度相對漆包線中裸銅線直徑的比值，目前標(biāo)準(zhǔn)漆包線和發(fā)卡繞組的σ取值均為0.05。因此，平行電樞的槽內(nèi)熱導(dǎo)率λP可以將σ代入式(4)后通過各材料占比計(jì)算，公式為

3.2 絞合電樞軸向熱導(dǎo)率模型

絞合電樞（twisted winding）是指將電樞內(nèi)部的漆包線進(jìn)行扭轉(zhuǎn)后制成的電樞，主要包括換位漆包線和利茲線等結(jié)構(gòu)，其理想化的三維模型如圖16所示。

圖16 絞合電樞的理想結(jié)構(gòu)

不難看出，無論是矩形絞線還是圓形絞線，各層導(dǎo)體在絞合后均呈現(xiàn)出平行狀態(tài)。因此為簡化模型，可以將一小段三維模型中的絞線模型展開，簡化為平形排布的電樞模型，從而構(gòu)建微觀層面的傳熱模型，如圖17所示。

圖17 展開后的絞線模型

基于熱傳導(dǎo)規(guī)律，由于封裝材料的熱導(dǎo)率遠(yuǎn)小于銅線內(nèi)部的熱導(dǎo)率，因此封裝工藝的影響主要作用于漆包線之間的傳熱。相對于平行電樞結(jié)構(gòu)，絞合后的電樞內(nèi)部傳熱路徑不能直接以并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。從微觀角度來看，絞合后的電樞內(nèi)部出現(xiàn)漆包線之間的疊壓關(guān)系。在微觀模型中可以得到漆包線之間的傳熱與裸銅線中傳熱的幾何關(guān)系，其微觀傳熱路徑如圖18所示。

圖18 絞合電樞內(nèi)部傳熱路徑

圖中：Δh為一小段電樞長度；RCu為裸銅線的熱阻；Rx為漆包線之間的熱阻，其等效熱阻的計(jì)算公式見式（9）。

式中：RT為絞合電樞熱阻，m2·℃/W；RCu為裸銅線熱阻，m2·℃/W；Rx為漆包線之間的熱阻，m2·℃/W。根據(jù)傅里葉傳熱定律，可對熱導(dǎo)率計(jì)算中所需的物理量建立幾何模型，如圖19所示。

圖19 熱導(dǎo)率計(jì)算中物理量的幾何關(guān)系

圖中：θ為電樞的扭轉(zhuǎn)角度；Δh為高溫面和低溫面之間的距離，mm；l1為電樞從高溫面向低溫面?zhèn)鳠釙r(shí)，熱流在裸銅線中的傳熱路徑長度，mm；l2為疊壓漆包線之間的傳熱路徑長度，mm。其計(jì)算公式為

圖中：A1為裸銅線的傳熱面積，mm2；A2為漆包線之間傳熱的等效面積，mm2。其計(jì)算公式為

在明確上述物理量的計(jì)算方法后，Δh長度的絞合電樞熱阻計(jì)算公式為

絞合電樞的熱導(dǎo)率λT的計(jì)算公式為

式中AE為電樞樣品的截面積，mm2。

由于上述Rx和λx為漆包線疊壓后各導(dǎo)體之間的未知熱導(dǎo)率，無法直接通過材料性質(zhì)獲得，因此須通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行求解，并對結(jié)果進(jìn)行分析。通過絞合電樞樣品#3～#9的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以在代入式(19)后解得λx。同時(shí)，由于絕大多數(shù)車用電機(jī)電樞均采用銅線，其物理性質(zhì)有較好的一致性，所以可以將λx的主要影響因素歸結(jié)為加工工藝造成的差異，所以對于具有不同工藝的電樞結(jié)構(gòu)求取平均值計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)是有意義的，其結(jié)果如表6所示。

表6 λx計(jì)算結(jié)果

通過表6 可進(jìn)一步將絞合電樞分為兩類，其一是具有塑形工藝的矩形絞線，其二是不具有塑形工藝的圓形絞線。計(jì)算結(jié)果表明，矩形絞線在封裝后之所以在漆包線之間有更好熱導(dǎo)率，其原因在于矩形線在絞合完成后會首先經(jīng)過一次塑形擠壓，在施加一定預(yù)緊力制成電樞后會產(chǎn)生更緊湊的結(jié)構(gòu)，因此封裝工藝對其熱導(dǎo)率的影響也會更顯著。但值得注意的是，該經(jīng)驗(yàn)值只能表達(dá)浸漬電樞內(nèi)部微觀的傳熱行為規(guī)律，而不能代表電樞整體的截面方向熱導(dǎo)率。

3.3 模型的意義

經(jīng)過前文對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，表明封裝工藝對于絞合電樞的熱導(dǎo)率影響非常明顯。同時(shí)，對于平行電樞和絞合電樞的數(shù)學(xué)模型分析也證明了封裝工藝對電樞槽內(nèi)熱導(dǎo)率的影響權(quán)重。

基于式（8）中的計(jì)算方法，計(jì)算平行電樞樣品#1和#2的軸向熱導(dǎo)率結(jié)果如表7所示。

基于式（19）的計(jì)算方法與表6 中得出的漆包線內(nèi)部傳熱經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，計(jì)算絞合電樞樣品#3～#9 的軸向熱導(dǎo)率結(jié)果如表8所示。

表8 絞合電樞封裝后熱導(dǎo)率預(yù)測結(jié)果

綜上所述，通過將表6 中的結(jié)論代入式（8）與式（19）的數(shù)學(xué)模型可以得到電樞的軸向熱導(dǎo)率一般估算方法。

平行電樞：

非塑形絞合電樞：

塑形絞合電樞：

上述結(jié)論解決了包括發(fā)卡繞組、圓形漆包線、換位漆包線、矩形利茲線和圓形利茲線在內(nèi)的幾乎所有車用電機(jī)電樞的軸向熱導(dǎo)率估算問題。上述模型可使電機(jī)設(shè)計(jì)者憑借電樞的結(jié)構(gòu)信息即可計(jì)算出電樞在封裝后所表現(xiàn)出的溫度服役行為，有效地簡化了表1 中文獻(xiàn)所使用的等效模型和等效介質(zhì)理論等數(shù)學(xué)方法。同時(shí)，上述模型的提出可以將絞合電樞軸向熱導(dǎo)率的預(yù)測誤差控制在1.1%以內(nèi)，對于現(xiàn)有文獻(xiàn)中的溫度預(yù)測結(jié)果也是明顯進(jìn)步。另一方面，該模型的提出也表明絞合電樞在應(yīng)用過程中使用塑形工藝能夠有效提升其軸向熱導(dǎo)率這一現(xiàn)象。

4 結(jié)論

為滿足各類電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的性能要求，多樣化的電樞被應(yīng)用在驅(qū)動(dòng)電機(jī)中。而封裝工藝對各類電樞的影響在車用電機(jī)的溫度預(yù)測中是不可忽略的重要影響因素。選取9 款有代表性的電樞結(jié)構(gòu)，測量了其封裝后電樞的熱導(dǎo)率，并將其歸納為“平行電樞”和“絞合電樞”兩種結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行建模分析。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果與建模分析可知，封裝工藝對包括換位漆包線和利茲線在內(nèi)的“絞合電樞”的軸向熱導(dǎo)率有明顯提升作用。基于上述性質(zhì)，本文對兩類電樞分別建立等效熱導(dǎo)率模型，并求解絞合電樞內(nèi)部疊壓漆包線之間的傳熱效率。計(jì)算結(jié)果表明，封裝工藝對具有塑形工藝的矩形絞線的熱導(dǎo)率有最顯著的提升作用，圓形絞線次之。最后，通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍軌蚝侠淼仡A(yù)測各類電樞的軸向熱導(dǎo)率，其計(jì)算誤差在1.1%以內(nèi)。