1. Источники тепловыделения и значение теплоотвода.
Являясь высоконагруженным, периодически работающим устройством, автомобильный электрический воздушный насос (CEV) выделяет значительное количество тепла во время работы из-за своих основных компонентов. К основным источникам тепла относятся:
Нагрев двигателя: когда ток протекает через обмотки двигателя, за счет сопротивления генерируется джоулевый нагрев. Это основной источник тепла.
Трение поршня: высокоскоростное возвратно-поступательное движение между поршнем и стенкой цилиндра внутри цилиндра генерирует тепло трения.
Теплота сжатия газа. Согласно принципам термодинамики, температура газа при сжатии резко возрастает. Сжатый горячий воздух нагревает цилиндр и воздушные трубы.
Эффективное рассеивание тепла имеет решающее значение для обеспечения стабильной работы и продления срока службы CEV. Накопление тепла может привести к снижению эффективности двигателя, старению изоляции катушки и даже к отключению из-за перегрева, что серьезно влияет на удобство использования и надежность продукта.
2. Технология рассеивания тепла ядра
Технология отвода тепла для воздушных насосов CEV в первую очередь ориентирована на эффективную передачу тепла от внутренних компонентов во внешнюю среду.
1. Структурная оптимизация
Металлический цилиндр и головка блока цилиндров. Цилиндры и головки цилиндров изготовлены из металлических материалов с высокой теплопроводностью, таких как алюминиевый или медный сплав. Металлы имеют гораздо более высокую теплопроводность, чем конструкционные пластмассы, что позволяет им быстро рассеивать тепло, выделяемое поршнем и сжатием.
Конструкция радиатора: ребра встроены в внешнюю поверхность цилиндра или в ключевые тепловыделяющие области корпуса двигателя. Эти ребра значительно повышают эффективность тепловой конвекции за счет увеличения площади контакта с наружным воздухом. Количество, высота и расстояние между ребрами тщательно подобраны для достижения оптимального отвода тепла посредством конвекции.
Двухцилиндровая/многоцилиндровая конструкция: по сравнению с одноцилиндровыми насосами двухцилиндровые насосы распределяют общую потребляемую мощность между двумя цилиндрами, снижая мгновенную тепловую нагрузку на один цилиндр. Кроме того, пространство между двумя цилиндрами облегчает поток воздуха и рассеивает источники тепла.
2. Активная система воздушного охлаждения.
Встроенный охлаждающий вентилятор. Большинство электрических воздушных насосов среднего и высокого класса для автомобилей оснащены одним или несколькими высокоскоростными вентиляторами. Эти вентиляторы обычно размещаются рядом с двигателем или цилиндром, принудительно втягивая холодный воздух снаружи, обдувая им тепловыделяющие компоненты, а затем выбрасывая горячий воздух. Это наиболее прямой и эффективный метод охлаждения.
Конструкция воздуховодов и воздушного потока. В корпус насоса встроены специальные воздуховоды. Инженеры используют моделирование CFD (вычислительная гидродинамика) для оптимизации пути воздушного потока вентилятора, обеспечивая точный поток через обмотки двигателя, подшипники и стенки цилиндров, избегая мертвых зон теплопотерь.
3. Интеллектуальное управление температурным режимом и защита.
Помимо чисто физического отвода тепла, современные электрические воздушные насосы для автомобилей также используют интеллектуальную электронную технологию управления температурой.
Термистор/датчик температуры: Термисторы PTC/NTC или цифровые датчики температуры устанавливаются в ключевых местах на обмотках двигателя, печатной плате или цилиндре. Эти датчики контролируют внутреннюю температуру воздушного насоса в режиме реального времени.
Защита от перегрева: когда внутренняя температура достигает заданного порога (например, 105°C или 120°C), интеллектуальный чип управления (MCU) немедленно отключает питание двигателя, вызывая автоматическое отключение. Это предотвращает повреждение от перегрева и обеспечивает безопасность пользователя и долговечность изделия.
Широтно-импульсная модуляция ШИМ. В некоторых высокопроизводительных воздушных насосах с бесщеточными двигателями контроллер динамически регулирует рабочий цикл ШИМ двигателя на основе обратной связи датчика температуры. Сохраняя базовую эффективность накачивания, он соответствующим образом снижает мощность двигателя, тем самым подавляя быстрое накопление тепла и продлевая время непрерывной работы.
IV. Оптимизация материалов и интерфейсов
Изоляционные материалы с высокой термостойкостью: использование жаростойкого эмалированного провода и изоляционных материалов класса H или класса F (максимальная термостойкость 180°C или 155°C) гарантирует, что двигатель не будет испытывать пробоя изоляции или коротких замыканий в высокотемпературных средах, тем самым повышая надежность воздушного насоса.
Материал термоинтерфейса (TIM): между некоторыми компонентами (например, между силовыми транзисторами и радиаторами на печатной плате) можно использовать термопасту или термопрокладки, чтобы минимизировать контактное тепловое сопротивление и обеспечить эффективную передачу тепла к структуре рассеивания тепла.
Полимерный корпус: даже если корпус изготовлен из конструкционного пластика, выбираются огнестойкие композитные материалы PA или PC/ABS с высокой Tg (температура стеклования), чтобы гарантировать, что корпус не деформируется и не размягчается при длительной работе при высоких температурах.
