多物理场耦合分析之重卡公交类电机设计方法.pdf

NO.652 1 2 3 4 5 6 电机基本参数 电机采用12极72槽方案，定子侧采用散嵌绕组（双层），转子为 内嵌式磁钢方式，其中单边气隙为1.00mm,转子侧开有辅助槽， 并采用斜槽方案。 转矩脉动控制在2%左右（仿真结果），机壳采用内外套形式。 其中电机轴伸端与负载结构相连，非轴伸端连接旋转编码器，同 时采用轴承内外盖结构形式。 此方案电机采用全参建模，优化定子与绕组，针对性地优化转子 的关键节点，并在有限元分析下，得到最终电磁解决方案。 电压 540VDC 绝缘等级 H 额定转速 900 额定电流 230 峰值转速 2800 峰值电流 520 持续功率 140 外形尺寸 / 峰值功率 280 冷却方式 液冷 额定转矩 1200 传感器 旋变 峰值转矩 2600 工作方式 S9 防护等级 IP67 相数 三相 电压点位：V ，转速单位：rpm/min,功率单位：K/W ，转矩单位：N.m ，电流 单位：A。 设计分析流程 1、设计技术条件输入，获得尺寸边界与电气边界，建立初步仿真 方案并评估。 2、电磁分析设计，包含路算、有限元分析，转子强度分析，优化 关键参数获取最优方案。 3、电机振动仿真分析，提取不同阶次、频率下的振动幅值与位移、 速度、加速度量值。 4、电机温度管理仿真，基于损耗的温升分析可得到电机内部不同 部件的温度值。 5、获取仿真参数，绘制电机三维模型与辅助部件模型，呈现最终 实例解决方案。 电磁仿真 利用三维设计CAD软件对电机全参建模，对CAD模型耦合到电磁 设计软件中，进行多参数目标优化。 本方案优化目标为： 1、各个谐波下反电势幅值 2、电机损耗值 3、转矩脉动峰峰值 4、平均转矩 5、特定转速下声功率 其中对电机尺寸参数优化的有定子参数、转子拓扑优化参数，主 要包括以下： 1、定子裂比尺寸 2、槽型尺寸 3、转子磁钢布置尺寸 4、轴向尺寸 通过撒点方式，可以获得帕累托2D、3D结果，可以获得目标需求 结果，如下图所示，转矩脉动峰峰值与反电势各个谐波幅值、损 耗等结果，可以直观的分目标进行优化分析。 可以对输入输出做敏感度等分析，同时可以结合用料成本，综合 判断各个输入输出参数，通过这种灵敏度分析，可以知道具体尺 寸参数变化对结果的影响程度大小，便于分析实际问题。 通过对电机优化，可以获得优秀的电磁输出参数，如图所示，永 磁电机反电势、转矩大小及波动情况作为考察目标，直接影响电 机性能，本案例电机转矩脉动小，反电势五、七、十一次谐波低。 作为车用低速大转矩电机，效率、功率、转矩