基于相變熱管的永磁同步電機高效熱管理技術(shù)

隨著(zhù)新能源汽車(chē)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矩密度等優(yōu)點(diǎn)成為新能源汽車(chē)電機的首選。永磁同步電機在運轉過(guò)程中釋放相當的熱量積累在電機內部，其中大部分的熱量是電機繞組工作時(shí)產(chǎn)生的。

永磁同步電機轉子上的永磁材料在高溫、震動(dòng)和過(guò)流的條件下，會(huì )產(chǎn)生磁性衰退的現象，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。

目前直線(xiàn)電機主要采用自然風(fēng)冷和液冷，其原理是電機繞組通過(guò)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(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)非常明顯。一是在液冷散熱因散熱路徑長(cháng)會(huì )造成電機內部局部溫度高、溫差較大，大部分時(shí)候造成反效果；二是載制冷劑泄露風(fēng)險大，有安全隱患；三是風(fēng)冷效果不明顯，存在散熱不均勻等風(fēng)險。

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

（2）散熱路徑長(cháng)，熱阻較大，直線(xiàn)電機長(cháng)期運行過(guò)程中熱量易堆積，甚至出現“燒機”現象。

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

3.1 技術(shù)原理

暢能達的熱管理技術(shù)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。相變熱管利用內部氣液相變循環(huán)，實(shí)現高效的熱量傳遞。

通過(guò)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，相變熱管根據直線(xiàn)電機的實(shí)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，利用相變熱管內部形成的氣液相變循環(huán)，將繞組組件在工作時(shí)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(shù)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?。号c傳統散熱結構相比，相變熱管的熱阻小，散熱效率高。

溫度差控制：電機內部溫度差控制在5℃以?xún)?，有利于維持金屬部件的力學(xué)性能。

安全性提升：降低異常發(fā)熱風(fēng)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(shù)為解決永磁同步電機的熱問(wèn)題提供了一種有效的解決方案，通過(guò)合理的熱管設計和集成，以及散熱系統的優(yōu)化，可以顯著(zhù)提高電機的散熱效率和可靠性。未來(lái)的研究將集中在新型相變材料的開(kāi)發(fā)、熱管理系統集成優(yōu)化以及長(cháng)期性能評估上。