2026赛季，世界一级方程式锦标赛迎来动力单元历史上幅度最大的电气化升级。动能电机单元的功率上限从120千瓦跃升至350千瓦，叠加燃油流量限制的收紧，电驱系统成为影响圈速表现的核心变量之一。功率量级的跃升在带来性能突破的同时，也将电机热负荷管理推向了全新的技术高度。

　　在此背景下，热负荷分布规律的变化，成为车队与零部件供应商共同面对的关键课题。目前公开领域的相关研究，大多将绕组温度作为核心评估指标，对转子侧永磁体热状态、圈级动态工况下的温度演化，以及温升对电驱控制边界的连锁影响，尚缺乏精细化的分析框架。近期，一项针对拉斯维加斯赛道排位赛模拟飞行圈的专项仿真研究，搭建了一套弱耦合电磁与热分析工作流，为这一行业共性问题提供了新的观察视角与工程思路。

　　构建全链条动态分析范式

　　面对350千瓦的高功率密度，传统的静态热分析难以捕捉瞬态工况下的极限热应力。这项分析框架采用分步耦合的技术路径，覆盖工况映射、损耗分区、瞬态热求解、温度反馈修正四个核心环节。研究团队将完整飞行圈的速度与扭矩工况拆解映射到电磁损耗图谱，再把铜损、铁损、磁体涡流损耗等不同类型的热源，精准分配到定子轭部、齿部、绕组、转子、磁体端面等对应区域。通过热仿真求解单圈瞬态温度演化，最终将分区磁体温度反馈到电磁模型，修正扭矩与电压特性。

　　这种弱耦合的处理方式，在工程精度与计算效率之间取得了平衡。它保留了部件级温度分布的细节，又控制了计算量级，能够支撑完整单圈甚至多圈的动态热分析。对于研发资源有限的中小车队、高校研究团队以及上游零部件供应商而言，这套可复用的轻量化分析逻辑，具备较强的普适参考意义，有助于在设计中快速定位热管理瓶颈。

　　铁损主导高转速下的热负荷结构

　　基于该框架的仿真结果，揭示了赛车动能电机单元损耗结构的重要差异。由于最高工作转速区间普遍接近每分钟六万转，高频交变磁场带来的定子铁损成为热负荷的第一来源。模拟数据显示，在单圈总热输入中，定子铁损占比超过三分之二，而绕组铜损占比不足两成。

　　这一结果为当前的热设计提供了重要补充思路。过往行业普遍将喷油冷却等方案集中在绕组端，在铁损主导的高热负荷场景下，仅关注绕组冷却显然不够。定子轭部冷却效率的优化、硅钢片材料的低损耗选型、电磁设计的谐波抑制等从源头降低损耗的手段，有望在后续赛车迭代设计中获得更高的投入产出比。这标志着热管理思维从单纯的被动散热，向主动降低热源发生的源头控制转变。

　　揭示转子侧的隐形热风险

　　仿真分析同时指出了转子侧存在的潜在热风险。在持续热态起步的极限工况下，当绕组峰值温度仍处于对应绝缘等级的允许范围内时，永磁体的局部热点温度已进入钐钴材料的高温警戒区间。

　　过往公开研究中，转子磁体的热状态往往被简化处理，部分方案直接以绕组温度替代转子热约束。这项研究表明，仅靠绕组温度构建的热保护逻辑，可能难以全面覆盖转子磁体的退磁风险。对应到工程实践中，转子空心轴冷却、磁体分段涡流抑制、转子端面散热等方案的优先级，值得在当前赛车设计开发中重新评估。排位赛的出场圈暖机策略、单圈能量部署节奏，也需将转子磁体的热状态纳入考量变量，避免因温度过高导致性能衰减或可靠性隐患。

　　温升对电压裕度的双面影响

　　研究还呈现了温度对电驱特性的非线性影响。模拟数据显示，热态下磁体剩磁的下降，会同步降低电机的反电动势，使得相同电流指令下的基波线电压出现明显降幅，从而拓宽相对于逆变器调制上限的电压裕度。与此同时，温度对输出扭矩的影响表现出复杂的非一致性，不同工况点的扭矩波动有正有负，不存在全局通用的温度修正系数。

　　这一发现为控制策略优化提供了新的方向。热管理不再只是防御性的过热防护工作，同样可以成为性能挖掘的工具。如果能在控制算法中引入温度感知的实时电流矢量校准，在安全边界内合理利用温度对电压裕度的释放作用，有望在高速弱磁区获得更优的功率输出表现。这要求车队的控制策略开发团队，在传统的恒温假设扭矩图谱之外，建立更精细的温度感知模型。

　　提供可落地的行业参照系

　　这项研究由牛津布鲁克斯大学赛车发动机系统专业硕士廖凌峰完成，目前仍在持续迭代优化中。整个研究基于公开的基准电机模型与已发布的2026赛季工况数据开展，所有结论均来自仿真模拟。因此，其核心价值在于提供了一套完整的、可落地的瞬态电磁与热耦合分析范式。

　　事实上，一级方程式动力单元的技术探索从来不局限于赛道。这套针对高转速、高功率密度电驱的热分析思路，可以向更广泛的工业场景辐射。民用高性能纯电超跑的高速电驱、航空电推进系统的起动发电机、工业高速电机等场景，同样面临铁损占比升高、转子热约束凸显的问题，也同样需要兼顾动态工况与精度的热评估方法。

　　在2026赛季深入推进的当下，行业正需要此类跳出单一维度热评估惯性、构建覆盖全部件并关联控制策略的分析体系。这项探索性研究为应对技术变革提供了重要的底层逻辑参考，也为车队与供应商搭建了可对话的技术参照系。（王静）