隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，永磁同步電機憑借高功率密度與高轉(zhuǎn)矩密度等優(yōu)點成為新能源汽車電機的首選。永磁同步電機在運轉(zhuǎn)過程中釋放相當?shù)臒崃糠e累在電機內(nèi)部，其中大部分的熱量是電機繞組工作時產(chǎn)生的。

永磁同步電機轉(zhuǎn)子上的永磁材料在高溫、震動和過流的條件下，會產(chǎn)生磁性衰退的現(xiàn)象，使得電機容易發(fā)生損壞，直接影響到電機的運行的可靠性和使用壽命。電機如案例是制約永磁同步電機極限功率以及使用壽命等的重要因素。

一、現(xiàn)有熱管理技術的局限性

目前直線電機主要采用自然風冷和液冷，其原理是電機繞組通過絕緣層和鐵芯等將熱量傳至外殼，再由空氣或液態(tài)工質(zhì)將熱量耗散，優(yōu)點是結(jié)構簡單，但缺點非常明顯。一是在液冷散熱因散熱路徑長會造成電機內(nèi)部局部溫度高、溫差較大，大部分時候造成反效果；二是載制冷劑泄露風險大，有安全隱患；三是風冷效果不明顯，存在散熱不均勻等風險。

（1）不能對遠離液冷板的部分進行有效冷卻，同時電機內(nèi)部形成較大的溫差。電機內(nèi)部溫度不均勻，無論是間接液冷還是制冷工質(zhì)直冷，是電直線電機壽命的衰減及異常發(fā)熱的主要成因。

（2）散熱路徑長，熱阻較大，直線電機長期運行過程中熱量易堆積，甚至出現(xiàn)“燒機”現(xiàn)象。

無法防止與抑制直線電機異常發(fā)熱。直線電機高溫環(huán)境工作、供電電壓超出/低于額定電壓、內(nèi)外部短路等，都會引發(fā)直線電機的異常溫升。如果電機內(nèi)部熱量無法有效散發(fā)，局部溫度高于電機內(nèi)部的破壞溫度會導致電機運行效率低，甚至是“燒機”。傳統(tǒng)的直線電機熱管理技術由于無法有效散發(fā)電機內(nèi)部異常發(fā)熱，造成嚴重的安全問題。

二、相變熱管技術分享

3.1 技術原理

暢能達的熱管理技術基于湯勇教授自主研發(fā)的超級導熱材料——銅基/鋁基相變熱管。相變熱管利用內(nèi)部氣液相變循環(huán)，實現(xiàn)高效的熱量傳遞。

通過獲取永磁同步電機的尺寸和工作情況，設計制造一種同永磁同步電機相互匹配的相變熱管，相變熱管根據(jù)直線電機的實際情況折彎定制為S形和V形等適配產(chǎn)品的器件，基于相變熱管高導熱率的特性，利用相變熱管內(nèi)部形成的氣液相變循環(huán)，將繞組組件在工作時產(chǎn)生的熱量從繞組組件均勻傳遞至液冷水套中帶走。

3.2 技術優(yōu)勢

高導熱率：相變熱管具有高導熱率，能快速均勻地傳遞熱量。

熱阻小：與傳統(tǒng)散熱結(jié)構相比，相變熱管的熱阻小，散熱效率高。

溫度差控制：電機內(nèi)部溫度差控制在5℃以內(nèi)，有利于維持金屬部件的力學性能。

安全性提升：降低異常發(fā)熱風險，提高電機的安全性。

輕量化設計：相變熱管重量輕，有助于電機輕量化。

暢能達科研團隊基于相變熱管的高效熱管理技術為解決永磁同步電機的熱問題提供了一種有效的解決方案，通過合理的熱管設計和集成，以及散熱系統(tǒng)的優(yōu)化，可以顯著提高電機的散熱效率和可靠性。未來的研究將集中在新型相變材料的開發(fā)、熱管理系統(tǒng)集成優(yōu)化以及長期性能評估上。

審核編輯 黃宇