Chevrolet Bolt BEV Motor研究

pat

类似prius的48槽8极的永磁同步一大片，但是像雪佛兰Bolt的电机，定子72槽，转子8极，q=3，比较特殊。


q=3的深槽定子，没槽6根扁导线


转子更为特别，一对极下的N-S极不完全对称，文章称可以起到减小转矩波动，抑制NVH等功能

跟Spark对比性能如下




资料来源： Electric Motor Design of General Motors’ Chevrolet Bolt Electric Vehicle 2016-01-1228

https://bbs.simol.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=164160

yupoo

spark 的节距是多少啊，感觉在spark 和Bolt 对比的时候，spark 竟然采用了长距。
bolt 的节距是多少啊？
请pat 大神指点啊

pat

yupoo 发表于 2018-8-19 17:44
spark 的节距是多少啊，感觉在spark 和Bolt 对比的时候，spark 竟然采用了长距。
bolt 的节距是多少啊？
...

Spark是q=2，双层绕组，为了削弱五七次谐波，一般采用y=5的短距才对。
Bolt从图上看就是单层整距，应该是y=9

pat

以下开始基于有限元仿真分析
说明：仅仅基于上文轮廓自己绘制一个类似geometry，跟实际电机尺寸和参数不一样，本仿真计算只是用来研究永磁同步电机的一些基础规律

模型和有限元网格


先看一下反电势，假设定子直槽，转子也不斜极，计算一下某转速对应的三相反电势：


FFT分析结果如下：基波有效值为228Vrms，假设基波为100%，3、5、7、11、13、17次谐波依次为2.6%、3.6%、2.3%、1.3%、0.8%、4.8%，三相对称。


再看齿槽转矩，基本周期为360/LCM（72,8）=5 dgree


FFT结果分析72阶齿槽转矩峰值为2.07Nm，144阶为0.51Nm

梦君箫城

pat 发表于 2018-8-19 23:30
以下开始基于有限元仿真分析
说明：仅仅基于上文轮廓自己绘制一个类似geometry，跟实际电机尺寸和参数不一 ...

Pat大神能否方便把这个Chevrolet Bolt BEV Motor的CAD模型上传下，造福广大小白群众，来了解下这款电机性能，万分感谢！

阿布

扁铜线的导体在槽内到底怎么样摆放 才好？图中的电机明显导体径向的高度已经大于了导体宽度。
虽然phi204x125搞到150kW挺厉害了，但是最高转速8800rpm还是不能太理解。
另外这个电机的并联支路数是2还是4呀

zmh169

为什么很多新结构都是国外首先推出呢？

Edwin_Sun

pat 发表于 2018-8-19 23:30
以下开始基于有限元仿真分析
说明：仅仅基于上文轮廓自己绘制一个类似geometry，跟实际电机尺寸和参数不一 ...

不斜槽不斜极出来齿槽转矩蛮小的了。额定转矩多少？转矩脉动多少？采用48槽是不是会比72槽转矩脉动要小？不对称的设计有没有加进去？我几年前有个专利也是关于非对称设计的，在降低转矩脉动和提高其它性能方面确实管用，但这个设计不好，会带来单边磁拉力。

海水

阿布 发表于 2018-8-20 10:47
扁铜线的导体在槽内到底怎么样摆放 才好？图中的电机明显导体径向的高度已经大于了导体宽度。
虽然phi204x ...

并联支路应该是3

阿布

海水 发表于 2018-8-20 14:34
并联支路应该是3

不会是333333333333333333333333333

海水

阿布 发表于 2018-8-20 15:01
不会是333333333333333333333333333

还真是33333333333333

pat

海水 发表于 2018-8-20 14:34
并联支路应该是3

四对极的电机并支数怎么可能是3，必须是4或2或1呀

yupoo

pat 发表于 2018-8-19 22:46
Spark是q=2，双层绕组，为了削弱五七次谐波，一般采用y=5的短距才对。
Bolt从图上看就是单层整距，应该 ...

难道spark 是48槽8极的吗，

海水

yupoo 发表于 2018-8-20 22:47
难道spark 是48槽8极的吗，

spark是10p60s，，，，，

海水

pat 发表于 2018-8-20 21:37
四对极的电机并支数怎么可能是3，必须是4或2或1呀

看过它的实物，确实是3，不一定要按常规的排法

pat

前面提到的齿槽转矩基波为72阶，而对于电磁转矩，主要由同步转矩和磁阻转矩构成，这两个基波都是24阶，合成电磁转矩基波也是24阶，但里面48阶和72阶分量也很大。

对应峰值转矩计算结果

duan489476722

扁线电机这个并联路数与传统可以是不一样的，3完全有可能
至于整距可能考虑槽满率以及设备吧

pat

pat 发表于 2018-8-20 23:44
前面提到的齿槽转矩基波为72阶，而对于电磁转矩，主要由同步转矩和磁阻转矩构成，这两个基波都是24阶，合成 ...

对应损耗计算结果：
铜耗：3100W
定子铁耗：1449W
转子铁耗：158W
磁钢损耗：55W

pat

pat 发表于 2018-8-21 21:54
对应损耗计算结果：
铜耗：3100W
定子铁耗：1449W

定子铁损中，以基波阶次为主，3、5、7...次奇次谐波逐级递减。
因为基频为200Hz，涡流损耗比磁滞损耗大得多，且阶次越高相差越明显。



转子铁损以18次谐波为主，6,12阶次之。
因为谐波频次较高，基本都是涡流损耗。

对于磁钢损耗，规律跟转子铁耗类似，基本都是涡流损耗。

因为损耗都需要标定，具体数值并不能对应实际电机，但阶次和比例关系规律可供参考。

pat

修完陪产假，抽空继续更新。。。。。。。
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径向磁密与径向力波分析
1. 先以开路情况初始位置为例，就是四楼图1的那个位置。

径向磁密
假设第一个对应N极，磁密为正，中间6个凸起部分就是一个极对应六个齿造成的，相邻极为S，所以径向磁密为负。
值得注意的是，因为这款电机N-S不对称，所以磁密不完全对称，这一点从径向电磁力波看更明显。


径向力波
因为Fn~=Bn^2/(2μ0), 所以N-S极的差别看上去更明显，切基本为正。

2. 切向磁密和电磁力波如下

切向磁密
切向磁密要比径向磁密小很多，对于切向电磁力波也是一样。


切向力波
因为Ft=(Bn^2-Bt^2)/(2μ0)，所以切向力波有正有负。
这个沿着气隙半径积分就是定位力矩。