解析混合電動車電動機的MotorSolve設計技巧
發布時間:2012-03-20
中心議題:
- MotorSolve軟件工具的介紹
- 混合電動車電動機的MotorSolve設計技巧
無刷直流電機,特別是內嵌永磁體類型通常用於混合電動機車的應用。MotorSolve能計算出這些類型設計的精確結果,並且保持模板化設計環境和結果驅動求解的簡便性。
種類:電動機和發電機——直流

軟件: MotorSolve
這種類型的電機是由凸極轉子和磁阻轉矩元件組成,所以功率密度高,輸出轉矩大,轉速變化範圍寬。弱磁、恒功率變轉速運行非常關鍵,並且在電動機轉速範圍寬的條件下不需要額外的傳動裝置。
弱磁是通過增加超前角來實現的,因為轉速增加後,減少了反電勢,所以不會超過電壓源。
MotorSolve能為研究這些複雜的特性提供有用的分析結果。MotorSolve的有限元內核計算能考慮非線性材料、PWM脈寬調製驅動電路,並且能通過簡單的向導建立起複雜的幾何結構。
結果

一個8極48槽的三相內嵌磁鋼電動機,盡管外形複雜,但是使用MotorSolvedejihemoxingbianjiqi,zhixuyaoduanduanjifenzhong,jiunengjianliqilai。dingzicijicaiyongqiangyongcicailiaonvtiepeng,zhuanzitujisheji,shidecizuzhuanjuyuanjianyunxingyujiaokuandezhuansufanwei。

內嵌磁鋼電機工作於轉子鐵軛的飽和區域,因此需要考慮非線性材料的特性。100A下的磁鏈圖表明轉子橋的飽和性,允許設計者優化幾何參數。[page]

像上圖一樣的繪出一個電機的轉矩——轉速曲線並非輕而易舉之事,需要每個轉速下優化超前角來得到。MotorSolve可以快速設置多種轉速和超前角的組合方式,來繪製上述圖形。通過這些曲線的包絡線,能得到轉矩——轉速曲線和優化的超前角。恒功率變速內嵌磁鋼式永磁電機的曲線如上圖所示。

這幅圖中可以提取每個轉速下優化超前角的峰值轉矩。當電機超過恒轉矩區域(大概875轉/分)後,弱磁的優勢突顯出來。

內嵌磁鋼式永磁電機的調速範圍寬是由於其具有較高的凸極比(d軸電感與q軸電感之比)。MotorSolve能準確地描述由磁路飽和引起的電感的非線性規律。上圖表明了Ld 和Lq是電流的函數。[page]

銅損是電機整體損耗中關鍵的部分,MotorSolve先進的損耗計算能力能計算出基於元件級的磁滯和渦流損耗。上圖表明轉子的磁滯和渦流損耗是轉速的函數(或等價的是頻率的函數)。渦流趨勢呈現拋物線型,而磁滯損耗與功率曲線規律相似。
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