永磁电机IPM散热研究

吴文贤 高明世 李 宁

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519070）

引言

永磁电机以其效率高，调速范围广、噪声低等一系列优点在家用空调、家用净化器、油烟机、洗碗机等家用领域普及使用。

功率模块是永磁电机控制器核心器件，其电流导通能力及工作稳定性关系到电机工作功率范围及使用寿命。影响功率模块最大工作电流及可靠性最大因素是芯片晶元结温。结温越高，芯片导通电流越小。电机使用环境是间隔工作模块，模块长期在此高—低温工作，出现芯片内部材料热胀冷缩，导致器件可靠性下降，使用寿命大幅降低。

本文采用控制器与电机本体一体化结构设计，将控制器安装在电机内腔凸台或骨架上，保持合理尺寸，让控制器的模块与电机端盖紧密接触，利用电机端盖对IPM 模块散热。采用此种安装结构，比控制器单独放在电机外面有明显优势，一方面是电机可以利用自身旋转产生的风流为模块散热，加快模块热量散发；另一方面模块利用电机端盖进行散热，无需额外增加散热器，成本低廉；同时控制器自带有感应温度功能，安装在电机内腔能实时感应到电机内部工作环境温度，控制器可以根据电机工作温度实时调节工作电流，避免电机出现过载、超负荷运行损坏。

通过试验测试及大批量应用数据: 本文提出的创新方法，模块散热效果优良，电机可靠性高，适用型强。

1 IPM 模块散热

1.1 热量产生原因

IPM 模块在工作时，芯片的MOSFET/IGBT以较高频率反复开关、导通，而开关、导通过程存在电流电压重叠区域，从而产生开关损耗，同时MOSFET存在导通电阻、IGBT存在导通压降，在电流流过时产生导通损耗。……