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Motor-CAD宝马i3驱动电机详解

2020-06-25 11:18:33·  来源:天源科技  作者:王少勃  
 
导读:宝马i3驱动电机经典的冲片形式及水道设计,已经成为行业经典案例,本文将采用Motor-CAD对此款电机进行拆解分析及实验验证,实验数据来自于美国橡树岭国家
导读:宝马i3驱动电机经典的冲片形式及水道设计,已经成为行业经典案例,本文将采用Motor-CAD对此款电机进行拆解分析及实验验证,实验数据来自于美国橡树岭国家实验室。
 
2016款BMW i3驱动电机峰值功率为125kW,峰值扭矩250Nm,总重量42Kg,螺旋水道冷却方式;72槽12极结构,线规为21AWG,并饶根数12,匝数9,并联支路数6。
 
 
实物水道及Motor-CAD中的螺旋水道模型
其主要参数表如下:
 
以下数据为根据堵转测试的峰值扭矩,从图中可知,其测试的峰值电流为530A,峰值扭矩出现在135°电角度的转子位置,相当于电流超前角45°电角度。
 
美国橡树岭实验室实测数据
驱动电压360V,超前角45度,驱动电流530A,正弦波驱动,转子斜极5°,分6段,环境温度65°,Motor-CAD中的设置如下所示:
 
为了精确计算i3电机的输出特性,本例中采用导入模型的方式,进行计算,导入模型为DXF格式,如下图所示:
 
导入Motor-CAD后的模型如下图所示,从图中可以看出,求解模型已经覆盖了Motor-CAD原模板,模型的求解将按照导入的模型求解。对于导入的模型,Motor-CAD能够自动识别模型的各个区域,如何处为硅钢片,何处为永磁体,何处为气隙,何处为定子气隙,何处为转子气隙等等,无需再指定材料、剖分信息、转动区域等操作,实现导入即可就求解。实现对导入模型的类似“人脸识别”的功能。
 
 
磁钢材料为N38UH,硅钢材料的BH曲线及BP曲线如下图所示:
 
 
线规类型选择AWG21,绕线排布,如下图所示:
 
 
 
 
计算结果如下图所示:
 
磁密云图
 
计算单
 
计算单
 
转矩曲线
 
下一步对其效率MAP进行计算,Motor-CAD在计算效率MAP具有极高的计算效率,在4核8G内存的笔记本电脑,5分钟之内,即可对效率MAP完成计算。
在模块选择中,选择虚拟实验模块,MTPA控制策略,即可开始对效率MAP图的计算,相关设置如下所示:
 
计算结果如下图所示,Motor-CAD可以快速实现对效率MAP的评估及高效率区占比计算:
 
 
效率MAP图及高效区占比分析
外特性曲线
 
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