أدوات تصميم محرك كهربائي جديدة ذات أعباء عمل واقعية

بقلم أدريان بيريجو وتشاد غلامزان وجوناثان ملفين

يعمل Simcenter E-Machine Design وSimcenter Amesim معًا من أجل تصميم أفضل للمحرك الكهربائي

يتضمن تسلسل تصميم المحرك الكهربائي النموذجي العديد من التكرارات، خاصة خلال مراحل التصميم المبكرة. يعد تحديد نقاط التحميل الأكثر أهمية لمشكلة تصميم معينة أمرًا ضروريًا ولكنه معقد.

أضاف إصدارنا لبرنامج Simcenter Motorsolve في عام 2020 مجموعة جديدة من التجارب التي استفادت من دورات العمل المحددة من قبل المستخدم. وقد تم تعزيز هذه الإمكانية في برنامج Simcenter Motorsolve، وهو برنامج Simcenter E-Machine Design. من خلال تبادل متطلبات أداء الماكينة من Simcenter Amesim، يمكن لـ Simcenter E-Machine Design استخدام سلوك السيارة الواقعي لتعزيز عملية التصميم. يتم حساب الخسائر وأهم خمس نقاط تحميل ونقلها بين البرنامج.

رسم توضيحي لتصميم الجهاز الإلكتروني Simcenter مع سير عمل Simcenter Amesim.
سير عمل نقطة التحميل بين Simcenter Amesim وSimcenter E-Machine Design

تتضمن هذه التقنية العديد من دورات قيادة المركبات الكهربائية القياسية لقطاع السيارات. لتفعيل هذه الميزة، يقوم المستخدم ببساطة بتحديد تفاصيل عزم دوران السيارة وسرعة الدوار المطلوبة.

تحليل تعديل عرض النبض مع الفولتية التعسفية

حساب أداء الآلة على أساس الفولتية المقاسة أو التعسفية باستخدام تحليل العناصر المحدودة التقليدية [FEA] يمكن أن يستغرق وقتًا طويلاً وغير عملي بسبب تردد تبديل الإشارة. في Simcenter E-Machine Design، تستخدم تجارب تحليل تعديل عرض النبض (PWM) التحليل التحليلي المقترن بـ FEA لتحديد الأداء الدقيق في الوقت المناسب. أصبح الآن خيار إضافي لتعيين الفولتية التعسفية المحددة من قبل المستخدم لملفات الطور جزءًا من إمكانية تحليل PWM.

لذلك، يمكن أن تعتمد التوائم الرقمية أو معايرة النماذج على قياسات مستوردة مباشرة من أجهزة قياس الدينامومترات أو مصادر أخرى.

يمكن استخدام ملفات تعريف الجهد التعسفي المحددة من قبل المستخدم في Simcenter E-Machine Design لتحديد أداء تصميم المحرك الكهربائي
ملف تعريف الجهد التعسفي الخاص بالمستخدم

تصميم المحرك الكهربائي Halbach Array في Simcenter E-Machine Design

قالب مجموعة Halbach في Simcenter E-Machine Design
قالب صفيف هالباخ ​​في
Simcenter تصميم الآلات الإلكترونية

تدعم قوالب الدوار إنشاء أنماط مصفوفة هالباخ ​​مع قطع مغناطيسية ذات أرقام زوجية وفردية لكل قطب. ويتضمن أيضًا القدرة على تطبيق شرائح موزعة بشكل غير متساوٍ مع اتجاهات مغنطة محددة من قبل المستخدم. نظرًا لأن مصفوفة هالباخ ​​تقوم بتوليد الأقطاب بالحجم المطلوب (فجوة الهواء)، فإن هناك فائدة ثانوية لتصميم الدوار. هناك إلغاء للتدفق في الحجم الذي سيكون فيه القلب، وبالتالي لا يلزم وجود حديد أو فولاذ خلفي؛ يمكن استخدام نواة خفيفة الوزن غير مغناطيسية بدلاً من ذلك، مما يقلل بشكل كبير من كتلة الدوار.

“…توفر المحركات الكهربائية المعتمدة على مصفوفة هالباخ ​​فوائد قابلة للقياس مقارنةً بالتصميمات التقليدية، بما في ذلك كثافة الطاقة العالية والكفاءة العالية. أحد عوامل تمكين هذه الفوائد هو أن محرك مصفوفة هالباخ ​​لا يتطلب تصفيح دوار أو حديد خلفي، وبالتالي فإن المحرك خالٍ من الحديد بشكل أساسي. وهذا يقلل بشكل كبير من خسائر التيار الدوامي وخسائر التباطؤ… “

مقتطفات من “ما هي مصفوفة هالباخ ​​وكيف يتم استخدامها في المحركات الكهربائية؟“من تأليف دانييل كولينز يسلط الضوء على فوائد تصميمات المحركات الكهربائية لمجموعة هالباخ.

أقصى عزم الدوران والتحكم في إضعاف التدفق

يعتمد الأداء الحركي بشكل كبير على استراتيجية التحكم. يؤثر هذا الارتباط بين المحرك والإلكترونيات على معلمات الأداء مثل الكفاءة والخسارة وطاقة خرج الماكينة. يستمر Simcenter E-Machine Design في دعم استراتيجيتي التحكم الرئيسيتين.

  • الحد الأقصى لعزم الدوران لكل أمبير
  • إضعاف التدفق بناءً على نقاط التحميل المثالية

يمكنك أن تثق في أن بياناتك التجريبية تكرر الظروف الفيزيائية بشكل أكثر دقة باستخدام استراتيجيات التحكم هذه.

خريطة الكفاءة على أساس MTPA وإضعاف التدفق
خريطة الكفاءة على أساس MTPA وإضعاف التدفق

يعرض الشكل أعلاه تجربة خريطة الكفاءة لآلة كهربائية حيث يتم الجمع بين دورة محرك MTPA المضافة حديثًا واستراتيجية التحكم في إضعاف التدفق.

يؤثر Simcenter E-Machine Design على عملية تصميم الماكينة الكهربائية. قم بتحسين جهودك بشكل كبير من خلال تضمين سلوك السيارة الواقعي واستراتيجيات التحكم في نتائجك التجريبية.

لمعرفة المزيد حول تصميم الآلة الإلكترونية Simcenter، يرجى مراعاة ما يلي: