着新能源汽车（NEV）产业的快速发展，电机系统作为动力总成的核心部件，其热管理性能直接影响整车的效率、寿命与安全性。电机在高速运转中会产生大量热量，如果不能有效散热，将导致绕组绝缘老化、磁钢退磁，甚至引发安全风险。
在这一背景下，高导热铝合金压铸电机壳与逆变器外壳已成为行业热管理技术的焦点。本文将深入探讨铝合金在新能源汽车电机热管理中的优势、典型高导热合金牌号、结构设计与制造工艺的优化方案。
一、为什么选择铝合金作为电机壳材料？
1. 高导热性
铝合金的导热系数（150–200 W/m·K）远高于钢（50 W/m·K），能快速将电机内部的热量传导至外表面，提升散热效率。
2. 轻量化
铝的密度仅为钢的三分之一，可显著降低电机和整车的重量，延长续航里程。
3. 优良的铸造性能
铝合金压铸可一次成型复杂的散热结构（如散热片、水冷通道），减少零件数量，降低装配成本。
4. 耐腐蚀性
高耐腐蚀性可保证电机壳在雨水、盐雾和高湿环境中的长期可靠运行，尤其适用于沿海和高湿地区的新能源汽车。
二、高导热铝合金在电机壳与逆变器外壳中的典型应用
1. 常用高导热铝合金牌号及性能对比
| 牌号 | 导热系数（W/m·K） | 抗拉强度（MPa） | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| A356-T6 | 150–160 | 310–340 | 高强度+高导热，适用于电机壳、水冷壳体 |
| 6061-T6 | 150–170 | 310–350 | 可焊接，结构件与散热件结合 |
| AlSi7Mg0.6 | 155–165 | 280–320 | 热裂倾向低，适合薄壁件 |
| AlSi9Cu3（改性高导热型） | 120–140 | 320–360 | 成本低，适合大批量压铸 |
三、散热效率提升的结构设计方案
1. 外部散热片优化设计
导热路径最短化：减少热量从定子到壳体外表面的传导距离。
散热片排列角度优化：通过 CFD 仿真调整散热片高度、厚度、间距，提高对流换热系数。
案例：某高性能电机壳采用45°倾斜散热片设计，风冷效率提升15%。
2. 内置水冷通道
环形水道：围绕定子布置，保证冷却液均匀流经高热区。
多回路设计：将高热区和低热区分开冷却，避免冷却液温升过快。
铸造工艺：可采用砂芯压铸或可溶芯压铸形成复杂水道结构。
3. 热界面材料（TIM）的应用
在定子与壳体之间填充高导热绝缘材料，减少接触热阻。
常用材料：硅脂、导热垫片、环氧导热胶。
四、表面处理对散热的影响
1. 阳极氧化
提升耐腐蚀性，适合海洋环境。
对热辐射系数有提升作用，黑色阳极氧化表面对红外辐射的吸收和释放效果更好。
2. 陶瓷涂层
兼具绝缘与导热性能，适合电机壳与逆变器高压部位。
3. 喷涂导热涂层
可提升辐射换热能力，适用于空间受限的高功率电机。
五、制造工艺优化与质量控制
1. 压铸工艺优化
采用真空压铸减少气孔，提高导热性和气密性。
通过模具温控系统确保结晶组织均匀，减少热裂。
2. 热处理工艺
对 A356、6061 等合金进行 T6 热处理（固溶+人工时效），显著提升强度与导热性。
3. 无损检测与气密性测试
X-ray 检测：检查内部缩孔、气孔缺陷。
水压/氦检漏测试：保证水冷壳体的密封性能。
六、逆变器外壳的热管理重点
逆变器作为控制电机功率的核心电子单元，内部IGBT/MOSFET发热量大，对壳体导热性能要求同样严苛。
散热方案：
底板平面度控制：与功率模块紧密贴合，减少接触热阻。
双面水冷设计：对双面安装功率模块的逆变器采用双面水冷，提升散热均匀性。
壳体与冷板一体化：减少中间界面，降低传热损耗。
七、未来技术趋势
高导热复合铝合金
通过添加石墨烯、碳纳米管等导热填料，导热系数可突破 200 W/m·K。
3D打印与压铸复合工艺
利用增材制造实现更复杂的水冷通道与拓扑优化结构。
智能热管理系统
通过温度传感器与电子控制单元动态调节冷却流量，提升系统效率。
八、结语
在新能源汽车高速发展的背景下，电机和逆变器的热管理已从“可选优化”转变为“核心竞争力”。
高导热铝合金压铸电机壳凭借高散热效率、轻量化和可批量制造的优势，成为行业首选方案。未来，结合材料创新、结构优化、表面处理和智能控制的综合热管理技术，将推动新能源汽车在续航、安全与性能上的全面提升。