Motor-CAD无刷永磁电机磁热互耦分析.pdf

Motor-CAD 无刷永磁电机 磁热互耦计算 (2015) 简介 通过Motor-CAD 软件可进行无刷永磁电机的运行性能、损耗以及热分布的计算。本教程 将对该类电机电磁热互耦计算进行详细介绍。 定义模型 Motor-CAD 软件中有BPM 电机的电磁计算模块及热计算模块。两种模块既可以单独进行 仿真计算，还可以实现电磁热间的互耦分析。本教程中，首先使用电磁计算模块对样机的电 磁性能进行分析。如下图所示，在菜单栏Model 中选择电磁计算模块。 Page 1 电机几何尺寸 软件中默认的电机几何模型如下图所示。 Page 2 驱动定义 在驱动定义选项卡中，用户可以对电机的控制驱动系统进行定义。包含电机转速、电流、 电压、以及连接方式等设置，并能设置电机的充磁方式以及斜槽。 可供选择的驱动类型有：纯正弦电流激烈、方波电压源激励以及自定义波形电流源激励。 BPM 电机的驱动电源一般为逆变器，不同控制策略的逆变器对电机的性能也会有影响。 Motor-CAD 软件中提供了如下图所示的多种控制方式。 对于上述各种控制策略，其逆变器输出线电压的有效值与直流母线电压之比如下表： PWM Modulation strategy Ratio Vll(rms)/DC bus voltage SixStep 180 0.780 Hexagon tracking :piecewise linear 0.7446 Hexagon tracking : secant 0.7418 Circle tracking 0.707 SixStep 120 0.675 Maximum linear range of sine/triangle 0.612 对于本教程所分析的样机，其逆变器直流母线电压设置为500V 。 Page 3 下面在性能测试“performance test”选项中选择需要分析的项目。如下图所示，选取空 载开路测试中的反电势及齿槽转矩、额定工况下的转矩转速曲线以及自感测试为计算项目。在 9.2.5 版本以后还增加了突然短路测试的内容。 对于该分析过程，样机内各部分温度的分布情况无法通过电磁计算模块求得。因此，需 要假定各部分的温度如下： Page 4 定义绕组 本例中，Motor-CAD 软件将根据每极每相槽数自动设置绕组类型。样机的绕组为双层绕 组，每绕组匝数为40 。 对于本例样机而言，每匝线圈的并绕根数为4 。用户可通过编辑参数框中“Number strands in Hand” 的值来进行设定。 更改导体间距 “Conductors separation”为0.05mm，结果如下图右侧示意图栏所示。 Page 5 材料 Motor-CAD 软件内自带了电机生产行业常用的材料。用户也可通过新建材料功能来添加 其它所需材料。 Page 6 注意：如果用户手中的材料库为老版本材料库，则需通过Create new database建立新的 材料数据库并在保存时赋予其老版本材料库的库名(例如solids.mdb)。 软件将弹出如下提醒对话框: 点击“Yes “确认之后，老版本材料库将自动升级为新版本材料库。 Page 7 本例中，给样机选择软件默认材料