新材料、制造工艺和设计思维如何使电动机在电动汽车、航空航天和工业领域变得更轻、更快、更高效。
与电动机性能类似,在选择风冷还是液冷时,保持冷却效果至关重要。投资液冷系统是否值得?是否该淘汰旧的风扇系统了?这些都是需要认真考虑的重要问题。在此,CWIEME Berlin展会主办方Hyve Group的销售总监尼古拉·阿坎波拉(Nicola Acampora)对电动机冷却系统进行了比较评估。
对凉爽的需求
电动机在运行过程中会因能量损耗而产生热量——负荷越大,机器散发的热量就越多,这些热量需要被带走。因此,了解运行温度并将其控制在最佳范围内至关重要。
若不加以控制,这些热量会导致电动机出现短期和长期性能衰退。过热会导致机械部件变形或轴承损坏,从而引发即时运行问题。此外,在“高温”条件下,电动机的性能表现也会有显著差异,这意味着为电动机选择合适的冷却系统对其能源效率至关重要。
电动机在冷却不当的状态下运行时间越长,其使用寿命就越短,因为这会加速磨损。长期暴露在高温下会使绝缘材料劣化,从而对运行和安全都构成风险。如果绝缘材料不足,电气短路可能会导致整台机器故障,而易燃部件也可能持续暴露在高温下。
简单就是最好吗?
旋转风扇是排出电动机周围热空气的最简单方法,它能促进对流,使较冷的空气取代热空气。
简单的结构减少了组件数量和潜在故障点,从而确保了更高的可靠性并便于故障排查。安装和维护也更为简便且经济高效,启动和维持这些系统运行所需的资源更少。轻量化设计也使其非常适合灵活或移动作业。
酷炫、紧凑且性能稳定
液体冷却利用水和某些油类等流体的高比热容,吸收电动机散发的热能。
具体可将冷却系统直接导入热源内部,或通过包裹整个部件的外套进行散热,从而大幅提升散热效率。这种更直接的散热方式还能更好地控制温度,使电动机的运行环境保持在稳定水平。此外,液冷的高效性也为设计提供了更大的灵活性,例如实现紧凑结构和多样化的外形。
该怎么做呢,该怎么做呢……
选择往往取决于各系统的局限性和挑战。
就液体冷却而言,其复杂性导致初期投资较高,这可能不适合小型项目。同样,进行维护检查和维修也需要更高的专业技术。根据所选冷却液的不同,液体冷却对极端温度也较为敏感,存在冻结或蒸发的风险。 这使得高性能工业机械或电动汽车等应用场景成为更合适的选择,因为这些场景需要高散热能力且环境相对稳定。
风冷系统的性能相对较低,可能无法满足发热量大的电动机需求。如果设计要求在狭窄或封闭的空间内使用,导致难以形成气流,基于风扇的系统将难以发挥作用。 普遍高温的运行环境也可能难以产生冷却电动机所需对流。其结构简单,因此适用于便携式电动工具和无人机等轻量、简洁的设计。
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