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混合電動機車的電動機MotorSolve設計
摘要: 無刷直流電機,,特別是內嵌永磁體類型通常用于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,,并且保持模板化設計環(huán)境和結果驅動求解的簡便性,。
Abstract:
Key words :

無刷直流電機,特別是內嵌永磁體類型通常用于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,,并且保持模板化設計環(huán)境和結果驅動求解的簡便性。

種類:電動機和發(fā)電機——直流

軟件: MotorSolve

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,轉速變化范圍寬,。弱磁,、恒功率變轉速運行非常關鍵,并且在電動機轉速范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(xiàn)的,,因為轉速增加后,減少了反電勢,,所以不會超過電壓源,。

MotorSolve能為研究這些復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脈寬調制驅動電路,,并且能通過簡單的向導建立起復雜的幾何結構,。

結果

結果

 

一個8極48槽的三相內嵌磁鋼電動機,盡管外形復雜,,但是使用MotorSolve的幾何模型編輯器,,只需要短短幾分鐘,就能建立起來,。定子磁極采用強永磁材料釹鐵硼,,轉子凸極設計,使得磁阻轉矩元件運行于較寬的轉速范圍,。

 

 

幾何模型編輯器

 

內嵌磁鋼電機工作于轉子鐵軛的飽和區(qū)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(yōu)化幾何參數,。

優(yōu)化幾何參數

像上圖一樣的繪出一個電機的轉矩——轉速曲線并非輕而易舉之事,需要每個轉速下優(yōu)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,,來繪制上述圖形。通過這些曲線的包絡線,,能得到轉矩——轉速曲線和優(yōu)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。

恒功率變速內嵌磁鋼式永磁電機的曲線

 

這幅圖中可以提取每個轉速下優(yōu)化超前角的峰值轉矩,。當電機超過恒轉矩區(qū)域(大概875轉/分)后,,弱磁的優(yōu)勢突顯出來。Ld 和Lq是電流的函數

內嵌磁鋼式永磁電機的調速范圍寬是由于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(guī)律,。上圖表明了Ld 和Lq是電流的函數。

轉子的磁滯和渦流損耗是轉速的函數

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于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(xiàn)拋物線型,,而磁滯損耗與功率曲線規(guī)律相似,。

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