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基于MotorSolve設計混合電動機車的直流電動機
摘要: MotorSolve能計算出混合電動機車設計的精確結果,并且保持模板化設計環境和結果驅動求解的簡便性。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。
Abstract:
Key words :

MotorSolve能計算出混合電動機車設計的精確結果,并且保持模板化設計環境和結果驅動求解的簡便性。 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。

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的,因為轉速增加后,減少了反電勢,所以不會超過電壓源。

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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

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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。

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內嵌磁鋼電機工作于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。

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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。

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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)后,弱磁的優勢突顯出來。

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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律。上圖表明了Ld 和Lq是電流的函數。

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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)。渦流趨勢呈現拋物線型,而磁滯損耗與功率曲線規律相似。

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