瓦克导热有机硅产品，优化电动机散热效果的解决方案

时间： 2024-08-28 来源：WACKER官网

技术问答

除动力电池和电力电子外，电动机也是电动汽车的重要组成部分。电动机在运行期间，温度可高达200°C，这便对使用的材料提出了新的挑战。有机硅在此是一种理想选择：它们具有出色的耐机械应力与耐热应力性能，能够最大程度地降低运行故障风险。

在传统汽车中，行车所需扭矩是内燃机提供的，而电动汽车使用的是三相电流电机。这种电机结构紧凑，重量轻，但性能极为出色。它们几乎全部采用内转子结构：转子被安装于电机轴，并在中空的定子内旋转——定子（即，静止部分）被固定于电机壳体，转子在壳体内旋转，壳体通常采用主动式冷却。

电动机内部结构图

图中蓝色部分为电动机使用的有机硅产品。

电动机的工作原理

定子的主要部件包括叠片铁芯（电枢；内缘带封接槽的环形冲孔铁板）以及一组绕组位于封接槽内的线圈系统这些线圈在电机技术中被称为“定子绕组”，可通入三相交流电。三相电流在通过线圈时，会在定子内产生方向不断变化的磁场，磁场绕着定子轴线转动。转子的永磁体产生的永久磁场，与旋转的定子磁场作用，产生电磁力，推动转子和电机轴转动。电机转速取决于三相电流的频率，而电扭矩的大小则取决于三相电流的幅值。

永磁同步电机的横切面示意图

利用发夹式绕组技术，加快生产速度

绕组可用不同材料被绕制成各种形状，传统的方法是采用圆铜线，生产工艺相当复杂。目前的发展趋势，是运用发夹式绕组技术，将横切面为矩形的细铜丝段，绕成线圈，并将这些线段折成发夹状，嵌入叠片铁芯的封接槽，然后再按照一定的样式进行焊接。发夹式绕组技术是实现快速工业化生产的理想选择。

散热是关键

在电动机运行期间，定子中的绕组和叠片铁芯会产生热量，这些热量必须消散，原因首先是，温度过高会导致涂覆在定子绕组表面的包线漆加速老化；其次，永磁同步电动机含有从稀土金属中提取的磁性材料，这类材料会在130°C以上的高温下失去磁性。此外，电动机产生的热量能够方便地用在别处，如，为乘客车厢或挡风玻璃加热。这样做不仅能够保护电池，尤其在冬季还有助于延长续航里程。

优化电动机散热效果的有机硅解决方案

如今，电动机制造商正在研究各种不同的散热方式，哪种方式将占据上风，目前尚未明了。毫无疑问的是，导热有机硅产品在这里大有用武之地。瓦克正在进行相关测试，以明确可否利用导热有机硅封装胶（如，ELASTOSIL® RT 7xx TC）将热量沿着发夹式铜线绕组传输到散热片。

另外，目前也在讨论中的问题，包括能否使用具有耐热性的硅油来确保电动驱动元件进行主动冷却。相较于传统内燃机采用的冷却剂——水和乙二醇的混合物，硅油（如，多年来被用于变压器冷却的POWERSIL® Fluid TR 50）不易燃烧，化学稳定性出色，并具有不导电的优势。此外，硅油在零下50°C时仍能保持流动，因此，即便在北欧的深冬季节，也能确保理想的冷却效果。

瓦克其它可用于优化电动机功能的产品包括单组分或双组分的SILRES®H 60 C和H 62 C。这两款产品都非常适合用于电动机和发电机线圈浸渍，不仅能够赋予多孔材料以憎水性，还可用作由纤维填料、布料、织物或无纺布增强材料制成的复合材料的粘结剂。这两种专用产品在60°C的温度下拥有较低的粘度，因此可轻松流入发夹式铜线绕组和定子片之间的细缝。此外，瓦克还提供SILRES® H 68 TC导热有机硅，该产品的热导率更高（1.1 W/mK）。

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