Model Y的永磁同步研究
本帖最后由 pat 于 2023-3-27 22:32 编辑从一代prius起，PMSM通常都是48槽8极，q=2，而特斯拉的PMSM一直是54槽6极，q=3，以当前热销的Model Y为例，后驱电机为：
Q=54，2p=6，Da=232mm，油冷，基于已有信息建立的RMxprt模型可作为简要研究，与精确模型略有差距，但不影响理论研究分析。
基于Ansys Electronics Desktop中的RMxprt，选择Generate RMxprt Solutions>General>Synchronous Machines>IPM Synchronous Machine
Source Type: AC
Structure: Inner Rotor
Stator Type: SLOT_AC
Rotor Type: PM_INTERIOR
定子定义：
Number of Poles: 6
Number of Slots: 54
Circuit Type: Y3
Slot Type: 3
Outer Diameter: 232
Inner Diameter: 151.5
Length: 120
Steel Type: steel_1008
Press Board Thickness: 0
Skew Width: 0deg
Lamination Sectors: 0
Hs0: 0.7
Hs1: 0.1
Hs2: 16.13
Bs0: 0.6
Bs1: 4.4
Bs2: 4.4
Rs: 0
(模拟平行槽)
Windings
Winding Layers: 1
Winding Type: Whole-Coiled
Parallel Branches: 6
Conductors per Slot: 10 (模拟10pin)
Number of Strands: 1
Wire Wrap: 0.12
Wire Size: 2.443 (与pin截面积近似的圆线)
Conductor Type: copper
转子参数：
Number of Poles: 6
Outer Diameter: 149
Inner Diameter: 45
Length: 120
Stacking Factor: 0.95
Steel Type: steel_1008
Pole Type: 3
D1: 146.3
O1: 2.8
O2: 30.1
B1: 8
Rib: 6.35
HRib: 3
Layers:1
Layer Pitch: 0
Magnet Thickness: 7.8
Magnet Width: 40.6
Magnet Type: NdFeB48
Shaft:
Frictional Loss: 0
Windage Loss or Power: 0
Reference Speed: 5000
Analysis setup
Operation Type: Motor
Load Type: Const Power
Rated Output Power: 200kW
Rated Voltage: 245V
Rated Speed 5000rpm
Operating Temperature: 75cel
路算结果仅供参考，主要是为了生成FEA模型
TRANSIENT FEA INPUT DATA
For Stator Winding:
Number of Turns: 90
Parallel Branches: 6
Terminal Resistance (ohm): 0.00516324
End Leakage Inductance (H): 4.16861e-06
2D Equivalent Value:
Equivalent Model Depth (mm): 120
Equivalent Stator Stacking Factor: 0.95
Equivalent Rotor Stacking Factor: 0.95 有个udp就完美了 按上边数据，并联路数是错的，路数改为3，功率达不到
tztcl001 发表于 2023-3-28 14:25
按上边数据，并联路数是错的，路数改为3，功率达不到
a=6达不到，a=3就更达不到了 本帖最后由 pat 于 2023-3-28 23:49 编辑
根据自动生成的模型，稳态下电机线电流1.3kA，对应转矩533Nm，转矩电流比0.41。
本帖最后由 pat 于 2023-4-6 23:47 编辑
先说说生成的Maxwell 2d模型，以开路5000rpm仿真为例，先不考虑斜极和损耗，看看反电势和齿槽转矩是否正常
自动生成的1/6模型1080个三角形网格，对于气隙和磁钢部分真是粗放呀。
计算一个电周期，理论上齿槽转矩周期为6.6667°，一个电周期120°里应该包含18个周波
如上周期性是对了，但是每个周期波形几乎都不一样，主要是气隙网格划分太粗糙的原因
再看反电势，貌似还好：有效值~62.95Vrms, 平顶波峰值~82.5V
FFT分析基波幅值和各谐波：
阶次
幅值 （单位：V）
备注
1
88.83
基波
3
3.94
5
2.59
7
1.83
9
0.84
11
0.57
13
0.85
15
0.73
17
1.93
19
1.97
21
0.72
23
0.11
…
…
重新划分下网格，主要是气隙加密，1/6模型网格数从1080增加到1554个，可以看到，齿槽转矩周期性要和对称性好多了
反电势和对应基波与谐波分量则差不多
阶次
幅值 （单位：V）
备注
1
88.81
基波
3
4.01
5
2.56
7
1.84
9
0.88
11
0.55
13
0.84
15
0.76
17
1.89
19
2.01
21
0.74
23
0.12
…
…
谢谢版主继续更新分享！！{:1_494:} pat 发表于 2023-3-28 23:17
a=6达不到，a=3就更达不到了
只有双层绕组才会是6路，单层怎么排列6路？除非采用不同匝数和不同线规的组合 本帖最后由 pat 于 2023-4-9 23:37 编辑
实际模型：考虑槽形和pin线，导油槽，去重孔，以及实际的硅钢片和磁钢牌号及槽型，重算5000rpm开路情况：
齿槽转矩
反电势波形及FFT
转子四段V形斜极20° el.，齿槽转矩下降一半多，反电势谐波有所下降，主要是2mp±1次齿谐波明显被削弱。
至于线反电势，因为是Y接，3k次谐波则不存在，具体波形和FFT分解如下：
再看800A对应的MTPA峰值转矩，平均413Nm，波动峰峰值~24Nm，阶次为齿槽转矩的1/3，即基本阶次为18阶，一个电周期波动6次
对其FFT分析，可见主阶次为6p次的
页:
[1]