prius2010驱动电机分析

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 18:50

切向式励磁的方案如下：

假设磁钢用量保持不变，则磁钢厚度12mm，磁钢宽度21.35mm，牌号保持不变。
为了简单起见，暂时不考虑工艺性问题，因此磁桥什么的暂时忽略不计，先给出负载状态下磁力线分布图如下，由此来展示出转子结构的具体方案。

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 18:56

上述方案的空载气隙磁密分布是非常正弦的，主要的目标是保证在相电流峰值250A的工况下，输出转矩不小于原方案。
最大电流转矩.jpg

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:00

在最大电流时转矩输出能力相同的情况下，我们选定上述的磁钢设计参数，然后再扫描最佳的电流超前角度，结果如下：
电流角度扫描.jpg

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:06

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-10-20 07:09 编辑

空载工况分析

齿槽转矩（降低了80%！几乎可以认为没有齿槽转矩了）
齿槽转矩.jpg

空载气隙磁密分布（基波磁密大幅度增加）

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:09

空载微分电感（显著降低）

自感
空载相自感.jpg

互感

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:14

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-10-20 07:10 编辑

空载相磁链（增加了54%之多！而且肉眼看起来几乎是纯正弦波）

空载相磁链.jpg

因此，空载反电势大幅度上升了，有缺点，但其好处是在一定范围内减小了线圈的电流。

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:18

空载磁力线分布

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:24

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-10-20 09:10 编辑

除了空载反电势显著高于原型机以外，到目前为止分析的其余性能几乎全面超过Prius2010

但是，负载时的电压却不会超过原方案，在最佳电流超前角时，去磁电流的作用使得线圈磁链不像原方案那样大幅度上升。

在峰值电流80A工况时，线圈相磁链分别是0.21199和0.203665，可见新方案电压更低。

在峰值电流160A工况时，线圈相磁链分别为0.2535和0.2544，新方案略高。

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:33

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-10-19 19:42 编辑

125A工况时的一些数据

zengxiaodong · 发表于 2020-10-19 19:44

几乎在所有的工况下，新方案的转矩脉动都远小于原方案（大约低50%），这可能是由于气隙磁密的正弦性更好所致。

80A转矩

160A转矩

zengxiaodong · 发表于 2020-10-20 07:14

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-10-20 07:34 编辑

在250A的极限电流下，转矩输出曲线前面的帖子给出来了，转矩输出能力与原型机持平。
下面考察其各部分磁密饱和情况，以及磁钢退磁情况。
无标题.png

除了磁钢上一个点磁密0.174T不太理想外，其他区域的磁密饱和程度都不劣于原型机。

退磁高风险区域局部放大图
无标题.png

zengxiaodong · 发表于 2020-10-20 08:37

新方案负载时的径向力波时空变化动画如下

仍然是空间0次、空间1次力波是主要问题。

zengxiaodong · 发表于 2020-10-20 08:54

对径向力波时空数据绘制三维云图

zengxiaodong · 发表于 2020-10-20 08:56

2D FFT结果

zengxiaodong · 发表于 2020-10-20 10:56

本帖最后由 zengxiaodong 于 2020-10-20 11:00 编辑

很不幸！

径向力波分析结果表明，新方案的振动噪声性能要差于原型机。无论是空间0次力波还是空间1次力波，新方案的均显著大于原型机，因此可以预计新方案的电机噪声会高于原型机。

0次力波：

频率6f：原858.64---------新1412
频率12f：原334.42--------新688

1次力波：

频率2f：原23034--------新35537
频率4f：原2538--------新2233

新方案只有一个力波小于原型机。

zengxiaodong · 发表于 2020-10-20 13:36

新旧方案两个电机，定子完全相同（线圈也完全相同），仅仅是转子结构做了改变，而且在相同电流下电机的转矩输出能力也几乎一模一样（最佳超前角不同），但是径向力波却有明显的差别，这个问题值得深入思考。

因为转切应力与径向磁密、切向磁密之积成正比，所以，即使在转矩输出相同的情况下，径向磁密、切向磁密可以有不同的组合形式；

而径向应力在理论上与径向磁密、切向磁密的平方差成正比，如果要径向应力小，就需要使得径向磁密小而切向磁密大的组合；

因此，如何想方设法提高切向磁密是至关重要的问题。

zengxiaodong · 发表于 2020-10-22 21:00

zengxiaodong · 发表于 2020-10-26 21:44

请大家仔细看看楼上这个27槽6极电机，很是特殊！

不知有何奥妙？似乎刻意减小交轴电感。

Raulzyz · 发表于 2020-11-3 04:57

那个maxwell有好心人可以私发给我吗，权限不够

沙漠之城 · 发表于 2020-12-18 15:02

奇文供欣赏，疑义相与析，看帖回帖是美德

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