油冷电机仿真全景指南
2026-1-8 16:51:31 点击：
油冷电机
工作原理
转子高速旋转时，甩油孔将润滑油甩向定子侧，油液汇集至淋油环后均匀淋洒，实现冷却效果。从电磁损耗到温度场
为什么必须做油冷仿真？
新能源汽车把电机功率密度卷到 6 kW/kg 以上，留给散热的空间却越来越小。每升高 10 ℃，永磁体性能下降约 1%，绕组绝缘寿命更是呈指数级衰减。油冷凭借绝缘友好、比热容高、可直接喷淋到发热源的优势，成为主流方案，但也带来两大挑战：油路复杂：转子甩油、定子淋油、轴承喷油三路并行，任何一路流量不均都会留下局部热点。
多物理耦合：电磁损耗 → 油液流动 → 固体导热 → 温度反馈到磁性能，必须一次算清。
仿真技术路线总览
1D+3D 混合策略1D 热网络：用集总参数模型在秒级时间内跑完整个驾驶循环，快速锁定最恶劣工况。
3D CHT（共轭传热）：把 1D 选出的工况丢进 3D 模型，用 VOF 多相流捕捉油-气界面，网格量通常 1000–3000 万。
关键算法
VOF + LES：VOF 追踪油滴，大涡模拟解析湍流，能把甩油形态与实验照片对到 90% 以上相似度。
动网格 / MRF：转子 15000 rpm 时，用滑移网格或 MRF 在稳态里近似旋转，瞬态再跑 3–5 圈即可收敛。
典型仿真流程拆解
Step 1 电磁损耗输入用 JMAG 或 Maxwell 在 180 ℃、20 ℃ 两个温度点跑电磁，得到铜耗、铁耗、磁钢涡流损耗随温度变化的曲线，再插值到热模型。
Step 2 油路建模
• 转子：空心轴 + 径向甩油孔，孔径 1–2 mm，需加密 0.1 mm 边界层才能算准油膜厚度。
• 定子：喷油环 20 个 0.8 mm 喷孔，流量差异控制在 ±5% 以内。
Step 3 共轭传热
流体域与固体域在交界面做双向映射：流体给固体热通量，固体给流体壁面温度，迭代 3–5 次即可收敛。
Step 4 试验对标
在绕组第 7–8 层埋 NTC，实测 128 ℃，仿真 127.4 ℃，误差 0.47 ℃。
常见坑与解决方案
问题 症状 解决思路搅油损失过大 仿真效率比实测低 3–5% 用粒子法单独算搅油力矩，再把功率损失加到热模型
局部热点 绕组端部 240 ℃ 超温 增加 2 路辅助喷淋，流量 0.5 L/min
计算太慢 1000 万网格跑 5 天 先稳态 MRF 初算，再瞬态滑移网格精修
工具链推荐
• 前处理：SpaceClaim 简化几何 → Fluent Meshing 多面体网格，Y+≈1。
• 求解：Fluent VOF + Realizable k-ε，自动时间步 1e-4 s。
• 后处理：CFD-Post 提取 HTC 云图 → shonTA 做系统级 1D-3D 耦合。
• 并行：240 核 MPI，GPU 加速可把 5 天压缩到 1.5 天。
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