MotorSolve設(shè)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(shè)計的精確結(jié)果,并且保持模板化設(shè)計環(huán)境和結(jié)果驅(qū)動求解的簡便性。
Abstract:
Key words :
MotorSolve能計算出混合電動機車設(shè)計的精確結(jié)果,并且保持模板化設(shè)計環(huán)境和結(jié)果驅(qū)動求解的簡便性。 無刷直流電機,特別是內(nèi)嵌" title="內(nèi)嵌">內(nèi)嵌永磁體類型通常用于混合電動機車的應(yīng)用。
種類:電動機和發(fā)電機-直流
軟件: MotorSolve
這種類型的電機是由凸極轉(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" title="恒功率">恒功率變轉(zhuǎn)速運行非常關(guān)鍵,并且在電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速增加后,減少了反電勢,所以不會超過電壓源" title="電壓源">電壓源。
結(jié)果
種類:電動機和發(fā)電機-直流
軟件: MotorSolve
這種類型的電機是由凸極轉(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" title="恒功率">恒功率變轉(zhuǎn)速運行非常關(guān)鍵,并且在電動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速增加后,減少了反電勢,所以不會超過電壓源" title="電壓源">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)核計算能考慮非線性材料、PWM脈寬調(diào)制驅(qū)動電路,并且能通過簡單的向?qū)Ы⑵饛?fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)。
結(jié)果
一個8極48槽的三相內(nèi)嵌磁鋼" title="磁鋼">磁鋼電動機,盡管外形復(fù)雜,但是使用MotorSolve的幾何模型編輯器" title="編輯器">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(zhuǎn)子凸極設(shè)計,使得磁阻轉(zhuǎn)矩元件運行于較寬的轉(zhuǎn)速范圍。
內(nèi)嵌磁鋼電機工作于轉(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)計者優(yōu)化幾何參數(shù)。
像上圖一樣的繪出一個電機的轉(zhuǎn)矩——轉(zhuǎn)速曲線并非輕而易舉之事,需要每個轉(zhuǎn)速下優(yōu)化超前角來得到。MotorSolve可以快速設(shè)置多種轉(zhuǎn)速和超前角的組合方式,來繪制上述圖形。通過這些曲線的包絡(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" title="永磁電機">永磁電機的曲線如上圖所示。
這幅圖中可以提取每個轉(zhuǎn)速下優(yōu)化超前角的峰值轉(zhuǎn)矩。當電機超過恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域(大概875轉(zhuǎn)/分)后,弱磁的優(yōu)勢突顯出來。
內(nèi)嵌磁鋼式永磁電機的調(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)。
銅損是電機整體損耗中關(guān)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(zhuǎn)子的磁滯和渦流損耗是轉(zhuǎn)速的函數(shù)(或等價的是頻率的函數(shù))。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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