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Simcenter E-Machine Design e Simcenter Amesim trabalhando juntos para melhorar o design do motor elétrico
A sequência típica de projeto de motor elétrico envolve muitas iterações, especialmente durante os estágios iniciais do projeto. Identificar os pontos de carga mais importantes para um determinado problema de projeto é necessário, mas complexo.
Nosso lançamento do software Simcenter Motorsolve em 2020 adicionou um novo conjunto de experimentos que aproveitou os ciclos de trabalho definidos pelo usuário. Esse recurso foi aprimorado no substituto do Simcenter Motorsolve, o software Simcenter E-Machine Design. Com a troca dos requisitos de desempenho da máquina do Simcenter Amesim, o Simcenter E-Machine Design pode usar o comportamento realista do veículo para avançar no processo de projeto. As perdas e os cinco pontos de carga mais importantes são calculados e transferidos entre o software.
Esta tecnologia inclui vários ciclos de condução de veículos elétricos padrão para o setor automotivo. Para ativar esse recurso, basta o usuário definir os detalhes desejados do torque do veículo e da velocidade do rotor.
Análise de modulação por largura de pulso com tensões arbitrárias
Cálculo do desempenho da máquina com base em tensões medidas ou arbitrárias usando análise tradicional de elementos finitos [FEA] pode ser demorado e impraticável devido à frequência de comutação do sinal. No Simcenter E-Machine Design, os experimentos de análise de modulação por largura de pulso (PWM) utilizam análise analítica juntamente com FEA para determinar o desempenho preciso em tempo hábil. Uma opção adicional de atribuir tensões arbitrárias definidas pelo usuário aos enrolamentos de fase agora faz parte da capacidade de análise PWM.
Portanto, gêmeos digitais ou calibrações de modelos podem ser baseados em medições importadas diretamente de dinamômetros ou outras fontes.
Projeto de motor elétrico Halbach Array no Simcenter E-Machine Design
Projeto de máquina eletrônica Simcenter
Os modelos de rotor suportam a criação de padrões de matriz Halbach com segmentos magnéticos pares e ímpares por pólo. Também inclui a capacidade de aplicar segmentos distribuídos de forma desigual com direções de magnetização definidas pelo usuário. Como um arranjo Halbach gera os pólos em um volume desejado (o entreferro), há um benefício secundário no design do rotor. Há cancelamento de fluxo no volume onde o núcleo estaria e, portanto, nenhum ferro ou aço traseiro é necessário; em vez disso, um núcleo leve não magnético pode ser usado, reduzindo significativamente a massa do rotor.
“…os motores elétricos baseados na matriz Halbach oferecem benefícios mensuráveis em relação aos projetos convencionais, incluindo alta densidade de potência e alta eficiência. Um dos facilitadores desses benefícios é que um motor de conjunto Halbach não requer laminações de rotor ou ferro traseiro, portanto, o motor é essencialmente sem ferro. Isso reduz significativamente as perdas por correntes parasitas e as perdas por histerese… “
Trecho de “O que é uma matriz Halbach e como ela é usada em motores elétricos?” por Danielle Collins destaca os benefícios dos projetos de motores elétricos Halbach.
Torque máximo e controle de enfraquecimento de fluxo
O desempenho motor é altamente dependente da estratégia de controle. Esta ligação entre o motor e a eletrônica impacta parâmetros de desempenho como eficiência, perda e potência de saída da máquina. O Simcenter E-Machine Design continua a apoiar essas duas principais estratégias de controle.
- Torque máximo por amperes
- Enfraquecimento de fluxo com base em pontos de carga ideais
Você pode ter certeza de que seus dados experimentais replicam com mais precisão as condições físicas usando essas estratégias de controle.
A figura acima mostra o experimento do mapa de eficiência para uma máquina elétrica onde o recém-adicionado ciclo de acionamento MTPA e a estratégia de controle de enfraquecimento de fluxo são combinados.
O Simcenter E-Machine Design impacta o processo de projeto de máquinas elétricas. Melhore significativamente seus esforços incluindo comportamento realista do veículo e estratégias de controle em seus resultados experimentais.
Para saber mais sobre o Simcenter E-Machine Design, considere o seguinte:
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