混合电动车电动机的MotorSolve设计技巧

无刷直流电机，特别是内嵌永磁体类型通常用于混合电动机车的应用。MotorSolve能计算出这些类型设计的精确结果，并且保持模板化设计环境和结果驱动求解的简便性。
  
  种类：电动机和发电机--直流
  
  软件： MotorSolve
  
  这种类型的电机是由凸极转子和磁阻转矩元件组成，所以功率密度高，输出转矩大，转速变化范围宽。弱磁、恒功率变转速运行非常关键，并且在电动机转速范围宽的条件下不需要额外的传动装置。
  
  弱磁是通过增加超前角来实现的，因为转速增加后，减少了反电势，所以不会超过电压源。
  
  MotorSolve能为研究这些复杂的特性提供有用的分析结果。MotorSolve的有限元内核计算能考虑非线性材料、PWM脉宽调制驱动电路，并且能通过简单的向导建立起复杂的几何结构。
  
  结果
  
  一个8极48槽的三相内嵌磁钢电动机，尽管外形复杂，但是使用MotorSolve的几何模型编辑器，只需要短短几分钟，就能建立起来。定子磁极采用强永磁材料钕铁硼，转子凸极设计，使得磁阻转矩元件运行于较宽的转速范围。
  
  内嵌磁钢电机工作于转子铁轭的饱和区域，因此需要考虑非线性材料的特性。100A下的磁链图表明转子桥的饱和性，允许设计者优化几何参数。
  
  像上图一样的绘出一个电机的转矩--转速曲线并非轻而易举之事，需要每个转速下优化超前角来得到。MotorSolve可以快速设置多种转速和超前角的组合方式，来绘制上述图形。通过这些曲线的包络线，能得到转矩--转速曲线和优化的超前角。恒功率变速内嵌磁钢式永磁电机的曲线如上图所示。



这幅图中可以提取每个转速下优化超前角的峰值转矩。当电机超过恒转矩区域（大概875转/分）后，弱磁的优势突显出来。

内嵌磁钢式永磁电机的调速范围宽是由于其具有较高的凸极比（d轴电感与q轴电感之比）。MotorSolve能准确地描述由磁路饱和引起的电感的非线性规律。上图表明了Ld 和Lq是电流的函数。

铜损是电机整体损耗中关键的部分，MotorSolve先进的损耗计算能力能计算出基于元件级的磁滞和涡流损耗。上图表明转子的磁滞和涡流损耗是转速的函数（或等价的是频率的函数）。涡流趋势呈现抛物线型，而磁滞损耗与功率曲线规律相似。