更小更轻是当今永磁直流电机发展的必然路径。因此对功率密度和转矩密度的追求是长期的趋势。但在EV行业的冲击下, 对永磁直流电机密度、效率等技术指标需求呈现陡坡加速上升。以往的温和的渐进的技术发展已无法满足母系统的需求。在这种环境下,为了提高功率密度需各种技术手段都需要极致发挥,包括:更新的电磁设计、更好的电磁材料、当然缺不了更好的热管理。永磁直流电机的功率极限能力往往受电机的温升极限限制,因此提高电机冷却散热能力能立竿见影的提高功率密度。另外一方面随着永磁电机的普及,我们一边享受它的优点,也要忍耐它的短板----“永磁直流电机的性能随着温度上升而衰减”。因此为了防止永磁体可逆和不可逆退磁,总是期望有一个低温的转子环境,低工作温度是延长永磁和绝缘材料的最佳策略。而这个重任不可推卸的落在了热管理技术上。
工业电机的传统冷却方式
对于中小型永磁直流电机,我们见得较多的冷却方式可以大概为三种形态:第一种是开放式风冷结构,空气可以从风罩中吸入电机内部,并从出风口排出,带走内部的热量。但这种结构的防护等级不高,粉尘和水汽易进入,影响电机寿命。
第二种形态是完全封闭的结构,内外没有空气等其他流体交换,电机内部的热量靠热传导从一个材料传递到下一个材料,最终到达机壳,和空气发生热交换。这种散热方式结构简单,但传热效果不佳,内部的热量容易堆积,形成热岛。
第三种形态为前两种方式的复合,永磁直流电机还是全封闭结构,内部的热量靠热传导到达机壳后,机壳通过风扇强迫对流冷却,带着热量,换热效率介于第一种和第二种之间。