机载高温油泵电机设计

陈真 杨荣江 谭耳 戴志立

摘要：常规的航空油泵电机工作介质温度在-55～80 ℃，无法满足在高温环境中的使用要求。为此，设计了一种新型的耐高温油泵电机结构，在该电机机壳内部设计了螺旋油路，电机可以通过机壳内部的螺旋油路循油冷却。通过电磁场仿真计算和热仿真实验，验证了该电机具有良好的耐高温性能。

关键词：高温;油泵电机;永磁电机;螺旋油路

0 引言

常规的航空油泵电机工作介质温度在-55～80 ℃，电机大多通过机壳和端盖等构件自然散热，无法满足高温环境下的使用要求。为使航空油泵电机在高温环境下能长期带负载运行，电机冷却方式成为了设计的难点。为此，本文设计了一种新型的耐高温油泵电机结构，该电机机壳内部设计了螺旋油路，电机通过螺旋油路循油冷却，电机可以在不高于250 ℃的环境中长时间工作，具有良好的应用前景。

1 电机电磁计算

本文设计的5.5 kW电机主要性能指标如表1所示，电机基本参数如表2所示。

2 电磁仿真分析

电机在额定工作点的性能仿真结果如表3所示（8 000 r/min、0.54 Nm）。

电机的转矩波形、转速波形分别如图1和图2所示。

从仿真分析结果看，电机的转矩波形和转速波形均成稳定规律，证明电机电磁结构合理。

3 电机结构设计

电机本体结构主要由定子、转子、端盖组成，电机本体结构采用常规布局，电机定子的机壳组件部分采用激光焊接的形式将内机壳和外机壳组成组件，在电机的机壳组件内部形成螺旋油路，使电机可以通过油路循油冷却，电机结构如图3所示。

4 热仿真

本电机为长时工作制，电机主要热源有定子铁耗、绕组铜损耗和转子涡流损耗，如表4所示。按照工作环境温度250 ℃进行仿真，电机壳体通过滑油进行冷却，冷却介质温度为150 ℃，流速为0.8 L/min。电机本体各部分最高温度分布如表5所示，温度分布如图4所示。

5 试验结果

对样机进行了高温试验，将电机放置在高温试验箱中，将温度升高到250 ℃，保温1.5 h，通电检测电机的空载性能合格，待电机冷却至常温后复测电机在额定工作点的工作性能合格，样机高温试验如图5所示，性能测试如图6所示。

6 结语

本文设计了一种新型的高温油泵电机结构，并设计了一台能耐250 ℃高温的电机，该电机通过机壳内部的螺旋油路循油冷却，并对其进行了电磁场仿真计算，同时对电机进行了热仿真，对电机耐高温（250 ℃）及相关性能进行了试验测试。从仿真和试验的結果来看，该电机符合预期性能，结构设计合理，具有耐高温的优点，为高温油泵永磁同步电机的设计和可靠性仿真提供了依据，解决了常规航空油泵电机不能耐高温的问题。

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收稿日期：2020-05-06

作者简介：陈真（1987—），男，贵州贵阳人，助理工程师，研究方向：航空油泵电机设计。