時代超群無刷直流電機轉子渦流損耗的產生及解決方法

隨著無刷直流電機的功率越來越大，轉速越來越高，其轉子渦流損耗導致永磁體的過熱退磁成為制約無刷直流電機高功率密度的關鍵因素。這是由于轉子經氣隙與定子進行熱傳導散熱，其散熱條件較差，導致轉子溫度高于定子。較高的轉子渦流損耗容易引起轉子高溫，增大了轉子上永磁體過熱失磁的風險。

因此，減小轉子渦流損耗以降低轉子發熱，同時減小銅耗以降低定子溫度便于轉子散熱，有利于無刷直流電機功率密度的提高。

引起轉子渦流損耗和增加電流有效值的主要因素是電樞電流的時間諧波。方波驅動方式與正弦波驅動方式相比會帶來較大的電流時間諧波。定子電流的非連續換相是引起電流時間諧波的重要原因，并導致轉子發熱。當前關于無刷直流電機轉子渦流損耗和銅耗的研究方法主要包括轉子結構研究以改變渦流感應路徑，以及驅動方式研究以降低電樞電流時間諧波兩種。

一種減少無刷直流電機轉子渦流損耗以及銅耗的驅動方法介紹：

82W的無刷直流電機波驅動方法的電流諧波較高，轉子渦流損耗較大，易造成永磁體過熱不可逆退磁。同時，較大的銅耗易導致電機繞組溫升過高，降低電機可靠性。

基于電流規劃的無刷直流電機驅動方法，該方法以三相反電動勢作為狀態變量，以電機轉矩作為限定條件，以三相電流有效值最小作為優化目標，得出兩相電流的理論給定解析值，并與兩相反饋電流組成電流閉環。與方波驅動方法相比，該閉環驅動方法能使轉子渦流損耗以及繞組銅耗明顯減小。

無刷直流電機在方波驅動下存在電流的非連續換相現象，導致電流諧波含量高，轉子渦流損耗和電機銅耗升高，增加了轉子永磁體過熱失磁的風險，限制了其在高功率密度場合的應用。提出了一種能夠減小電流時間諧波的無刷直流電機驅動方法。

控制相電流使其隨著反電動勢而連續平滑變化，避免了電流的非連續換相，降低了電流的時間諧波；與方波方式相比，轉子渦流損耗約降低90%，電機銅耗約降低10%。