《電子技術(shù)應(yīng)用》
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混合電動(dòng)機(jī)車的電動(dòng)機(jī)MotorSolve設(shè)計(jì)
摘要: 無(wú)刷直流電機(jī),特別是內(nèi)嵌永磁體類型通常用于混合電動(dòng)機(jī)車的應(yīng)用。MotorSolve能計(jì)算出這些類型設(shè)計(jì)的精確結(jié)果,并且保持模板化設(shè)計(jì)環(huán)境和結(jié)果驅(qū)動(dòng)求解的簡(jiǎn)便性。
Abstract:
Key words :

無(wú)刷直流電機(jī),特別是內(nèi)嵌永磁體類型通常用于混合電動(dòng)機(jī)車的應(yīng)用。MotorSolve能計(jì)算出這些類型設(shè)計(jì)的精確結(jié)果,并且保持模板化設(shè)計(jì)環(huán)境和結(jié)果驅(qū)動(dòng)求解的簡(jiǎn)便性。

種類:電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)——直流

軟件: MotorSolve

MotorSolve

這種類型的電機(jī)是由凸極轉(zhuǎn)子和磁阻轉(zhuǎn)矩元件組成,所以功率密度高,輸出轉(zhuǎn)矩大,轉(zhuǎn)速變化范圍寬。弱磁、恒功率變轉(zhuǎn)速運(yùn)行非常關(guān)鍵,并且在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍寬的條件下不需要額外的傳動(dòng)裝置。

弱磁是通過(guò)增加超前角來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)檗D(zhuǎn)速增加后,減少了反電勢(shì),所以不會(huì)超過(guò)電壓源。

MotorSolve能為研究這些復(fù)雜的特性提供有用的分析結(jié)果。MotorSolve的有限元內(nèi)核計(jì)算能考慮非線性材料、PWM脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路,并且能通過(guò)簡(jiǎn)單的向?qū)Ы⑵饛?fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。

結(jié)果

結(jié)果

 

一個(gè)8極48槽的三相內(nèi)嵌磁鋼電動(dòng)機(jī),盡管外形復(fù)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(lái)。定子磁極采用強(qiáng)永磁材料釹鐵硼,轉(zhuǎn)子凸極設(shè)計(jì),使得磁阻轉(zhuǎn)矩元件運(yùn)行于較寬的轉(zhuǎn)速范圍。

 

 

幾何模型編輯器

 

內(nèi)嵌磁鋼電機(jī)工作于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子橋的飽和性,允許設(shè)計(jì)者優(yōu)化幾何參數(shù)。

優(yōu)化幾何參數(shù)

像上圖一樣的繪出一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速曲線并非輕而易舉之事,需要每個(gè)轉(zhuǎn)速下優(yōu)化超前角來(lái)得到。MotorSolve可以快速設(shè)置多種轉(zhuǎn)速和超前角的組合方式,來(lái)繪制上述圖形。通過(guò)這些曲線的包絡(luò)線,能得到轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速曲線和優(yōu)化的超前角。恒功率變速內(nèi)嵌磁鋼式永磁電機(jī)的曲線如上圖所示。

恒功率變速內(nèi)嵌磁鋼式永磁電機(jī)的曲線

 

這幅圖中可以提取每個(gè)轉(zhuǎn)速下優(yōu)化超前角的峰值轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電機(jī)超過(guò)恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域(大概875轉(zhuǎn)/分)后,弱磁的優(yōu)勢(shì)突顯出來(lái)。Ld 和Lq是電流的函數(shù)

內(nèi)嵌磁鋼式永磁電機(jī)的調(diào)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(zhǔn)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(shù)。

轉(zhuǎn)子的磁滯和渦流損耗是轉(zhuǎn)速的函數(shù)

銅損是電機(jī)整體損耗中關(guān)鍵的部分,MotorSolve先進(jìn)的損耗計(jì)算能力能計(jì)算出基于元件級(jí)的磁滯和渦流損耗。上圖表明轉(zhuǎn)子的磁滯和渦流損耗是轉(zhuǎn)速的函數(shù)(或等價(jià)的是頻率的函數(shù))。渦流趨勢(shì)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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