溫度對永磁同步電機反電動勢值的影響

孫玲玲，王佩琦

（南京越博動力系統股份有限公司，江蘇 南京 201810）

永磁同步電機因其結構緊湊、體積小、質量輕、高效率、高轉矩、高功率密度、工作可靠、噪聲低和調速性能好等一系列性能優點，具有電動汽車驅動的最優綜合指標，非常適用于電動汽車驅動領域［1］，從而在工業、交通、軍工以及家電領域得到廣泛應用［2］。永磁同步電機在設計和使用過程中，有許多需要測試的項目。其中，反電動勢的測試關系到永磁同步電機運行性能及控制器的設計工作，因此在永磁同步電機生產中，反電動勢測試被廣泛應用。

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

1 試驗原理

本次試驗采用原動機 (測功機)拖動法，被測電機不通電，測功機拖動被測電機旋轉，待轉速穩定后，用示波器采集U、V、W兩兩之間的電壓 (均方根)。試驗所用電機為水冷式永磁同步電機，在不同水溫下測試此電機的反電動勢，進行比較與分析。

2 試驗研究

試驗所用電機的主要參數如下：額定電壓540 V，額定轉速2 800 r/min，峰值轉速6 000 r/min，峰值功率85 kW。將水箱水溫分別設置在20℃、30℃、40℃、50℃，每次水溫維持1.5～2 h，使電機內部溫度與水溫基本一致后，再進行反電動勢測試。最終測試數據詳見表1～表4。

表1 20℃的反電動勢值

表2 30℃的反電動勢值

表3 40℃的反電動勢值

表4 50℃的反電動勢值

根據不同水溫下的反電動勢平均值，得出圖1的曲線。

從圖1可以初步看出，低轉速時水溫對反電動勢值影響較小，但隨著轉速升高，影響逐步增大。

圖1 不同水溫下的反電動勢曲線

在同一轉速、不同水溫下的反電動勢進行對比，得到圖2～圖7的曲線。

圖2 1 000 r／min時的反電動勢曲線

圖3 2 000 r／min時的反電動勢曲線

圖4 3 000 r／min時的反電動勢曲線

圖5 4 000 r／min時的反電動勢曲線

圖6 5 000 r／min時的反電動勢曲線

圖7 6 000 r／min時的反電動勢曲線

從這些圖中，可以分析得出以下2點。

1)同一轉速下，水溫越高，反電動勢值越小。

2)轉速越高，反電動勢受水溫影響越大，反電動勢值基本成比例下降。

3 結論

通過在不同水溫下測試同一臺電機不同轉速的反電動勢，進行比較與分析。最終得出如下結論。

1)轉速越高，反電動勢值越大。

2)同一轉速下，水溫越高，反電動勢值越小。

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

4)溫度對反電動勢值有影響，對于水冷式永磁同步電機，應盡可能在常溫環境且水溫較低時測試反電動勢。