基于相变热管的永磁同步电机高效热管理技术
广东畅能达科技 工程师：汤勇教授科研团队
摘要：随着新能源汽车行业的蓬勃发展，永磁同步电机（PMSM）作为新能源汽车电机的首选，其热管理技术成为提升性能和可靠性的关键。本文详细介绍了广东畅能达科技发展有限公司新型永磁同步电机热管理技术，基于汤勇教授自主知识产权的超级导热材料——基于形变的铜基/铝基相变热管，利用相变热管内部形成的气液相变循环，将永磁同步电机在工作时绕组产生的热量均匀传递至表面和外部，大大的减少电机内部热量的堆积，提升电机过载运行倍数，延长永磁同步电机的使用寿命，降低永磁同步电机性能衰竭。
关键词：永磁同步电机、均热板、变相器件、散热、高导热
一、引言
随着新能源汽车行业的快速发展，永磁同步电机凭借高功率密度与高转矩密度等优点成为新能源汽车电机的首选。永磁同步电机在运转过程中释放相当的热量积累在电机内部，其中大部分的热量是电机绕组工作时产生的。
永磁同步电机转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下，会产生磁性衰退的现象，使得电机容易发生损坏，直接影响到电机的运行的可靠性和使用寿命。电机如案例是制约永磁同步电机极限功率以及使用寿命等的重要因素。
随着永磁同步电机市场需求的持续提升，未来市场的竞争聚焦在性能方面，而性能竞争会集中在热管理技术层面。永磁同步电机的热管理技术对永磁同步电机的安全性、可靠性与寿命等有决定性的作用，也是今后严重制约永磁同步电机发展的瓶颈问题。
二、现有热管理技术的局限性
目前直线电机主要采用自然风冷和液冷，其原理是电机绕组通过绝缘层和铁芯等将热量传至外壳，再由空气或液态工质将热量耗散，优点是结构简单，但缺点非常明显。一是在液冷散热因散热路径长会造成电机内部局部温度高、温差较大，大部分时候造成反效果；二是载制冷剂泄露风险大，有安全隐患；三是风冷效果不明显，存在散热不均匀等风险。
（1）不能对远离液冷板的部分进行有效冷却，同时电机内部形成较大的温差。电机内部温度不均匀，无论是间接液冷还是制冷工质直冷，是电直线电机寿命的衰减及异常发热的主要成因。
（2）散热路径长，热阻较大，直线电机长期运行过程中热量易堆积，甚至出现“烧机”现象。
无法防止与抑制直线电机异常发热。直线电机高温环境工作、供电电压超出/低于额定电压、内外部短路等，都会引发直线电机的异常温升。如果电机内部热量无法有效散发，局部温度高于电机内部的破坏温度会导致电机运行效率低，甚至是“烧机”。传统的直线电机热管理技术由于无法有效散发电机内部异常发热，造成严重的安全问题。
三、畅能达的相变热管技术
3.1 技术原理
畅能达的热管理技术基于汤勇教授自主研发的超级导热材料——铜基/铝基相变热管。相变热管利用内部气液相变循环，实现高效的热量传递。
畅能达新型永磁同步电机的热管理技术，采用“千百十工程”国家级培养对象汤勇教授的相变热管技术，设计出的永磁同步电机热管理系统。通过获取永磁同步电机的尺寸和工作情况，设计制造一种同永磁同步电机相互匹配的相变热管，相变热管根据直线电机的实际情况折弯定制为S形和V形等适配产品的器件，基于相变热管高导热率的特性，利用相变热管内部形成的气液相变循环，将绕组组件在工作时产生的热量从绕组组件均匀传递至液冷水套中带走。
图示：永磁同步电机改造案例
3.2 技术优势
高导热率：相变热管具有高导热率，能快速均匀地传递热量。
热阻小：与传统散热结构相比，相变热管的热阻小，散热效率高。
温度差控制：电机内部温度差控制在5℃以内，有利于维持金属部件的力学性能。
安全性提升：降低异常发热风险，提高电机的安全性。
轻量化设计：相变热管重量轻，有助于电机轻量化。
四、技术应用与案例分析
畅能达的相变热管技术已成功应用于某知名品牌的永磁同步电机改造案例中。通过真机负载测试，证实了该技术能提升电机40%的性能，并预计能节省20%的成本。
机壳：电机的外壳部分。
绕组：电机的核心部件，产生大量热量。
相变热管：定制设计的S形和V形热管，与电机结构完美匹配。
图示：改造案例及测试数据
五、畅能达科研团队背景
畅能达的科研团队由汤勇教授领衔，长期从事表面光/热功能结构制造理论以及半导体器件热控与封装研究。团队成果已广泛应用于高铁、卫星等领域，拥有丰富的科研经验和技术积累。
畅能达提供一对一方案定制服务，更加贴合企业电机产品的多元化需求，帮助企业节省设计开发成本，为企业设备带来续航和效能方面的高额附加价值；为新型电机产品的开发设计提供散热技术保障，为实现电机高效散热与功率提升提供创新性解决方案，畅能达是电机企业突破热困境的优秀合作伙伴！
六、结论
畅能达科研团队基于相变热管的高效热管理技术为解决永磁同步电机的热问题提供了一种有效的解决方案。通过合理的热管设计和集成，以及散热系统的优化，可以显著提高电机的散热效率和可靠性。未来的研究将集中在新型相变材料的开发、热管理系统集成优化以及长期性能评估上。
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