无刷直流电机转子涡流损耗产生如何解决?

2021年10月27日 16:57
随着无刷直流电机的功率越来越大,转速越来越高,其转子涡流损耗导致永磁体的过热退磁成为制约无刷直流电机高功率密度的关键因素。这是由于转子经气隙与定子进行热传导散热,其散热条件较差,导致转子温度高于定子。较高的转子涡流损耗容易引起转子高温,增大了转子上永磁体过热失磁的风险。因此,减小转子涡流损耗以降低转子发热,同时减小铜耗以降低定子温度便于转子散热,有利于无刷直流电机功率密度的提高。引起转子涡流损耗和增加电流有效值的主要因素是电枢电流的时间谐波。方波驱动方式与正弦波驱动方式相比会带来较大的电流时间谐波。定子电流的非连续换相是引起电流时间谐波的重要原因,并导致转子发热。当前关于无刷直流电机转子涡流损耗和铜耗的研究方法主要包括转子结构研究以改变涡流感应路径,以及驱动方式研究以降低电枢电流时间谐波两种。一种减少无刷直流电机转子涡流损耗以及铜耗的驱动方法介绍:
      82W的无刷直流电机波驱动方法的电流谐波较高,转子涡流损耗较大,易造成永磁体过热不可逆退磁。同时,较大的铜耗易导致电机绕组温升过高,降低电机可靠性。      基于电流规划的无刷直流电机驱动方法,该方法以三相反电动势作为状态变量,以电机转矩作为限定条件,以三相电流有效值最小作为优化目标,得出两相电流的理论给定解析值,并与两相反馈电流组成电流闭环。与方波驱动方法相比,该闭环驱动方法能使转子涡流损耗以及绕组铜耗明显减小。       无刷直流电机在方波驱动下存在电流的非连续换相现象,导致电流谐波含量高,转子涡流损耗和电机铜耗升高,增加了转子永磁体过热失磁的风险,限制了其在高功率密度场合的应用。提出了一种能够减小电流时间谐波的无刷直流电机驱动方法。控制相电流使其随着反电动势而连续平滑变化,避免了电流的非连续换相,降低了电流的时间谐波;与方波方式相比,转子涡流损耗约降低90%,电机铜耗约降低10%。