Simcenter E-Machine Design と Simcenter Amesim が連携してより優れた電気モーター設計を実現
一般的な電気モーターの設計シーケンスでは、特に設計の初期段階で多くの繰り返しが行われます。 特定の設計上の問題に対して最も重要な負荷ポイントを特定することは必要ですが、複雑です。
2020 年の Simcenter Motorsolve ソフトウェアのリリースでは、ユーザー定義のデューティ サイクルを活用した新しい実験セットが追加されました。 この機能は、Simcenter Motorsolve の代替となる Simcenter E-Machine Design ソフトウェアで強化されています。 Simcenter Amesim からマシンのパフォーマンス要件を交換することで、Simcenter E-Machine Design は現実的な車両の動作を使用して設計プロセスを進めることができます。 損失と上位 5 つの最も重要な負荷ポイントが計算され、ソフトウェア間で転送されます。
このテクノロジーには、自動車分野向けの標準的な電気自動車ドライブ サイクルがいくつか含まれています。 この機能を有効にするには、ユーザーは希望する車両トルクとローター速度の詳細を定義するだけです。
任意の電圧によるパルス幅変調解析
従来の有限要素解析を使用して、測定された電圧または任意の電圧に基づいてマシンのパフォーマンスを計算 [FEA] 信号のスイッチング周波数により、時間がかかり、非現実的になる可能性があります。 Simcenter E-Machine Design では、パルス幅変調 (PWM) 解析実験で FEA と組み合わせた解析解析を利用して、タイムリーに正確なパフォーマンスを決定します。 ユーザー定義の任意の電圧を相巻線に割り当てる追加オプションが、PWM 解析機能の一部になりました。
したがって、デジタル ツインやモデルのキャリブレーションは、動力計やその他のソースから直接インポートされた測定値に基づいて行うことができます。
Simcenter E-Machine Design での Halbach アレイ電気モーター設計
Simcenter 電子マシンの設計
ローター テンプレートは、極ごとに偶数および奇数の磁石セグメントを備えたハルバッハ アレイ パターンの作成をサポートします。 また、ユーザー定義の磁化方向を使用して不均一に分散されたセグメントを適用する機能も含まれています。 ハルバッハ アレイは所望の体積 (エアギャップ) 内に極を生成するため、ローター設計には二次的な利点があります。 コアが存在するボリューム内では磁束の相殺が行われるため、バックアイアンやスチールは必要ありません。 代わりに非磁性の軽量コアを使用することができ、ローターの質量を大幅に削減できます。
「…ハルバッハ配列に基づく電気モーターは、高出力密度や高効率など、従来の設計に比べて目に見える利点を提供します。 これらの利点を実現する要因の 1 つは、ハルバッハ アレイ モーターがローターの積層やバック アイアンを必要としないため、モーターが本質的にアイアンレスであることです。 これにより、渦電流損失とヒステリシス損失が大幅に減少します。」
』より抜粋ハルバッハ配列とは何ですか?電気モーターでどのように使用されますか?」ダニエル・コリンズ著では、ハルバッハ配列電気モーター設計の利点を強調しています。
最大トルクと弱め磁束制御
モーターの性能は制御戦略に大きく依存します。 モーターと電子機器間のこのリンクは、効率、損失、機械の出力などの性能パラメータに影響を与えます。 Simcenter E-Machine Design は、これら 2 つの主要な制御戦略を引き続きサポートします。
- アンペアあたりの最大トルク
- 最適な負荷点に基づいた磁束弱化
これらの制御戦略を使用すると、実験データが物理的条件をより正確に再現していると確信できます。
上の図は、新しく追加された MTPA 駆動サイクルと磁束弱め制御戦略を組み合わせた電気機械の効率マップ実験を示しています。
Simcenter E-Machine Design は、電気機械の設計プロセスに影響を与えます。 実験結果に現実的な車両の挙動と制御戦略を含めることで、作業を大幅に改善します。