在电动动力总成的开发中，需兼顾高效率和可靠性。电机与逆变器 正朝着小型化、高输出化方向发展，热流密度上升的同时需要抑制冷却 系统的功耗。因此，准确掌握电气损耗如何以热能形式呈现是热设计的 出发点。

本应用案例将通过整合分析高速波形与多点温度的数据，介绍一种旨在揭示电机及功率器件发热原理的方法。

电机的小型化会因绕组电阻增加而产生焦耳热损耗（I?R损耗），导 致热流密度上升。另一方面，提高转速维持输出的设计会加大开关损耗 和铁损，从而加剧电机内部热集中现象。 若为排出此类电机热量而过度加强冷却系统，会增加泵和风扇的功 耗，最终可能损害车辆整体的功率性能。

因此，设计人员必须准确掌握发热源，并在必要范围内设计冷却方案。为此，必须通过实机测量量化热分布，并验证其与仿真结果的一致性。

电机及逆变器在电流流通的每个瞬间都会产生损耗，这些损耗以热能形式不断累积。通过观测电压、电流波形虽可推 测损耗趋势，但无法掌握该损耗会在何时、何处以何种程度的温度上升呈现。反之，仅依靠温度数据，也难以确定发热对应何种动作事件（开关、通电、负载变动）。因此，需要同步测量波形与温度并将其记录在同一时间轴上。

通过这种方式，能够定量明确以下发热源与热扩散的时序关系：

? 绕组的焦耳热损耗向定子及机壳传递的过程

? 端环及散热片对温度上升的响应速度

同步测量的最大价值在于，可将电气应力转化为热量的“时间延迟”可视化。这一见解能够补充仿真中需大量计算才能实现的瞬态热响应分析，从而大幅提升热设计的精度。 同步测量的最大价值在于，可将电气应力转化为热量的

要实现有效的温度测量，需把握以下关键测量点：

? 半导体元件及功率元器件的机壳附近 掌握开关损耗发热影响的测量点

? 电机绕组、定子表面、机壳表面 确认通电时焦耳损耗的热量转化程度 确认散热状态

? 冷却系统（散热片、冷却水入口/出口） 验证热设计方案的有效性

通过同步记录上述多个测量点，可确认发热及热量滞留的具体发生部位。

通过结合波形数据与温度数据，可开展以下分析：

? 可视化开关损耗的发热贡献率，为驱动条件的优化提供支持

? 定量化绕组电流纹波与温度上升的相关性，获取绕组结构及控制逻辑的改善方向

? 解析冷却机制的响应延迟，为散热片及流道设计的重新评估提供参考

如此，同步测量数据可作为直接关联设计参数优化的依据，为设计改进提供反馈。

图1 测量点示意图

图2 波形记录示意图

通过组合HIOKI6686体育的存储记录仪MR6000与数据采集仪LR8450，可轻松实现电气与温度的同步测量及数据整合。

? MR6000：凭借各通道绝缘输入，安全记录不同电位间的高速波形（电压?电流）

? LR8450：收集最多90通道的温度数据，通过CAN发送至MR6000实现数据整合

通过两台设备的联动，可将电气波形与温度数据作为完全同步的数据进行集中记录。无需后续合并不同设备的测量数据，能够开展准确且高再现性的热分析。

波形与温度的同步测量是一种强大的技术手段，可可视化发热源与热扩散的时间序列、定量化电气应力与热响应的关 系，并为冷却设计及损耗优化提供指导方向。HIOKI6686体育的测量解决方案响应工程师 “同时观测电气与热能” 的需求，助 力实现兼顾效率与可靠性的电机热设计。

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