如何通过热管理的改进来改进永磁同步电机的性能

能源可持续性和环境保护是全世界共同关注的重要领域，全电力驱动和推进技术最近已成为解决这些问题的优先研发课题，因为它们有可能减少对化石燃料的依赖以及温室气体排放。由于其高效率、平稳的速度调节和可维护性，基于高性能电机的全电动推进技术的应用正在朝着交通领域的广泛和深入发展，如电动汽车、高速电力列车、太阳能无人驾驶航空器（UAV），以及最近的全电动商用飞机。

基于高性能电机的全电力推进技术是实现未来净零排放目标的关键，推进系统内使用的电机功率密度的提高对于从传统发动机的成功过渡是至关重要的。对于一些推进应用，电机系统必须适应不同的气候环境，如高温和低温循环，低大气压力和低空气密度，这些环境因素对高性能电机系统的温升有不利的影响。

作为电气化结构中的一个关键部件，高性能的电机在清洁运输技术的成功上市中发挥着重要作用，全电动推进系统在市场上的成功应用与其中使用的电机的性能指标密切相关。有鉴于此，航空航天和汽车机构已经为未来20年制定了各种路线图，以实现电机功率密度和效率的雄心勃勃的未来目标。在实现具有这种阶梯式性能指标的电机时，热管理往往是一个关键的挑战。

在具有良好散热条件的一般环境中，高性能电机系统的功率密度已经达到了与传统燃料发动机相同的水平，这也是电机可以在电动汽车中作为驱动推进力的原因之一。电机热管理的改进仍然是实现体积/重力功率密度等性能指标阶跃变化的关键有利因素。例如，当车辆爬上坡或飞机起飞时，推进系统处于高功率和高扭矩的工作状态。在这种状态下，高性能电机的绕组电流密度和损耗密度可能相当高，热问题成为设计的关键挑战。此外，电机的可靠性、寿命和效率也受到影响。因此，准确的温度计算和有效的绕组散热方法对于预测和降低电机温度，同时提高电机的可靠性、扭矩密度和效率非常重要。