基于MotorSolve設計混合電動(dòng)機車(chē)的直流電動(dòng)機

MotorSolve能計算出混合電動(dòng)機車(chē)設計的精確結果，并且保持模板化設計環(huán)境和結果驅動(dòng)求解的簡(jiǎn)便性。 無(wú)刷直流電機，特別是內嵌永磁體類(lèi)型通常用于混合電動(dòng)機車(chē)的應用。

種類(lèi)：電動(dòng)機和發(fā)電機-直流
軟件： MotorSolve

這種類(lèi)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(guān)鍵，并且在電動(dòng)機轉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)現的，因為轉速增加后，減少了反電勢，所以不會(huì )超過(guò)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(xiàn)性材料、PWM脈寬調制驅動(dòng)電路，并且能通過(guò)簡(jiǎn)單的向導建立起復雜的幾何結構。

結果

一個(gè)8極48槽的三相內嵌磁鋼電動(dòng)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(lái)。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。

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(xiàn)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。

像上圖一樣的繪出一個(gè)電機的轉矩——轉速曲線(xiàn)并非輕而易舉之事，需要每個(gè)轉速下優(yōu)化超前角來(lái)得到。MotorSolve可以快速設置多種轉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(xiàn)的包絡(luò )線(xiàn)，能得到轉矩——轉速曲線(xiàn)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(xiàn)如上圖所示。

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

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(xiàn)性規律。上圖表明了Ld 和Lq是電流的函數。

銅損是電機整體損耗中關(guān)鍵的部分，MotorSolve先進(jìn)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(jià)的是頻率的函數）。渦流趨勢呈現拋物線(xiàn)型，而磁滯損耗與功率曲線(xiàn)規律相似。