溫度對永磁同步電機(jī)反電動(dòng)勢值的影響

孫玲玲，王佩琦

（南京越博動(dòng)力系統(tǒng)股份有限公司，江蘇 南京 201810）

永磁同步電機(jī)因其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、高效率、高轉(zhuǎn)矩、高功率密度、工作可靠、噪聲低和調(diào)速性能好等一系列性能優(yōu)點(diǎn)，具有電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)的最優(yōu)綜合指標(biāo)，非常適用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域［1］，從而在工業(yè)、交通、軍工以及家電領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［2］。永磁同步電機(jī)在設(shè)計(jì)和使用過程中，有許多需要測試的項(xiàng)目。其中，反電動(dòng)勢的測試關(guān)系到永磁同步電機(jī)運(yùn)行性能及控制器的設(shè)計(jì)工作，因此在永磁同步電機(jī)生產(chǎn)中，反電動(dòng)勢測試被廣泛應(yīng)用。

反電動(dòng)勢簡單來說，是指與電源的電動(dòng)勢方向相反的電動(dòng)勢。反電動(dòng)勢過大或過小都會(huì)對電機(jī)的性能有一定的影響，控制不好，會(huì)損壞電氣元件。而它的決定因素有轉(zhuǎn)子角速度、定子繞組的匝數(shù)、轉(zhuǎn)子磁體產(chǎn)生的磁場、氣隙。在電機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)完畢后，唯一能決定反電動(dòng)勢的因素是轉(zhuǎn)子角速度。本文通過在不同水溫下測試反電動(dòng)勢的方式，探究溫度對反電動(dòng)勢值的影響。

1 試驗(yàn)原理

本次試驗(yàn)采用原動(dòng)機(jī) (測功機(jī))拖動(dòng)法，被測電機(jī)不通電，測功機(jī)拖動(dòng)被測電機(jī)旋轉(zhuǎn)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用示波器采集U、V、W兩兩之間的電壓 (均方根)。試驗(yàn)所用電機(jī)為水冷式永磁同步電機(jī)，在不同水溫下測試此電機(jī)的反電動(dòng)勢，進(jìn)行比較與分析。

2 試驗(yàn)研究

試驗(yàn)所用電機(jī)的主要參數(shù)如下：額定電壓540 V，額定轉(zhuǎn)速2 800 r/min，峰值轉(zhuǎn)速6 000 r/min，峰值功率85 kW。將水箱水溫分別設(shè)置在20℃、30℃、40℃、50℃，每次水溫維持1.5～2 h，使電機(jī)內(nèi)部溫度與水溫基本一致后，再進(jìn)行反電動(dòng)勢測試。最終測試數(shù)據(jù)詳見表1～表4。

表1 20℃的反電動(dòng)勢值

表2 30℃的反電動(dòng)勢值

表3 40℃的反電動(dòng)勢值

表4 50℃的反電動(dòng)勢值

根據(jù)不同水溫下的反電動(dòng)勢平均值，得出圖1的曲線。

從圖1可以初步看出，低轉(zhuǎn)速時(shí)水溫對反電動(dòng)勢值影響較小，但隨著轉(zhuǎn)速升高，影響逐步增大。

圖1 不同水溫下的反電動(dòng)勢曲線

在同一轉(zhuǎn)速、不同水溫下的反電動(dòng)勢進(jìn)行對比，得到圖2～圖7的曲線。

圖2 1 000 r／min時(shí)的反電動(dòng)勢曲線

圖3 2 000 r／min時(shí)的反電動(dòng)勢曲線

圖4 3 000 r／min時(shí)的反電動(dòng)勢曲線

圖5 4 000 r／min時(shí)的反電動(dòng)勢曲線

圖6 5 000 r／min時(shí)的反電動(dòng)勢曲線

圖7 6 000 r／min時(shí)的反電動(dòng)勢曲線

從這些圖中，可以分析得出以下2點(diǎn)。

1)同一轉(zhuǎn)速下，水溫越高，反電動(dòng)勢值越小。

2)轉(zhuǎn)速越高，反電動(dòng)勢受水溫影響越大，反電動(dòng)勢值基本成比例下降。

3 結(jié)論

通過在不同水溫下測試同一臺(tái)電機(jī)不同轉(zhuǎn)速的反電動(dòng)勢，進(jìn)行比較與分析。最終得出如下結(jié)論。

1)轉(zhuǎn)速越高，反電動(dòng)勢值越大。

2)同一轉(zhuǎn)速下，水溫越高，反電動(dòng)勢值越小。

3)低轉(zhuǎn)速時(shí)水溫對反電動(dòng)勢值影響較小。但隨著轉(zhuǎn)速升高，影響逐步增大，反電動(dòng)勢值基本成比例下降。

4)溫度對反電動(dòng)勢值有影響，對于水冷式永磁同步電機(jī)，應(yīng)盡可能在常溫環(huán)境且水溫較低時(shí)測試反電動(dòng)勢。