Gerçekçi iş yüklerine sahip yeni elektrik motoru tasarım araçları

Yazan: Adrian Perregaux, Chad Ghalamzan ve Jonathan Melvin

Simcenter E-Machine Design ve Simcenter Amesim daha iyi elektrik motoru tasarımı için birlikte çalışıyor

Tipik elektrik motoru tasarım sırası, özellikle erken tasarım aşamalarında birçok yinelemeyi içerir. Belirli bir tasarım problemi için en önemli yük noktalarının belirlenmesi gerekli ancak karmaşıktır.

Simcenter Motorsolve yazılımını 2020'de piyasaya sürmemiz, kullanıcı tanımlı görev döngülerinden yararlanan yeni bir dizi deney ekledi. Bu yetenek, Simcenter Motorsolve'un yerine geçen Simcenter E-Machine Design yazılımıyla geliştirildi. Makine performans gereksinimlerinin Simcenter Amesim'den alınmasıyla Simcenter E-Machine Design, tasarım sürecini ilerletmek için gerçekçi araç davranışını kullanabilir. Kayıplar ve en önemli beş yük noktası hesaplanır ve yazılım arasında aktarılır.

Simcenter Amesim iş akışıyla Simcenter E-Machine Design'ın çizimi.
Simcenter Amesim ve Simcenter E-Machine Design arasındaki yükleme noktası iş akışı

Bu teknoloji, otomotiv sektörü için çeşitli standart Elektrikli Araç sürüş çevrimlerini içerir. Bu özelliği etkinleştirmek için kullanıcının istenen araç torkunu ve rotor hızı ayrıntılarını tanımlaması yeterlidir.

İsteğe bağlı voltajlarla Darbe Genişliği Modülasyonu analizi

Geleneksel sonlu elemanlar analizi kullanılarak ölçülen veya isteğe bağlı gerilimlere dayalı olarak makine performansının hesaplanması [FEA] sinyalin anahtarlama frekansı nedeniyle zaman alıcı ve pratik olmayabilir. Simcenter E-Machine Design'da Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) analiz deneyleri, doğru performansı zamanında belirlemek için FEA ile birlikte analitik analizden yararlanır. Faz Sargılarına kullanıcı tanımlı isteğe bağlı voltajlar atamaya yönelik ek bir seçenek artık PWM analiz yeteneğinin bir parçasıdır.

Bu nedenle dijital ikizler veya model kalibrasyonları, doğrudan dinamometrelerden veya diğer kaynaklardan alınan ölçümlere dayandırılabilir.

Kullanıcı tarafından belirlenen isteğe bağlı voltaj profilleri, elektrik motoru tasarım performansını belirlemek için Simcenter E-Machine Design'da kullanılabilir
Kullanıcıya özel isteğe bağlı voltaj profili

Simcenter E-Machine Design'da Halbach Array elektrik motoru tasarımı

Simcenter E-Machine Design'da Halbach dizi şablonu
Halbach dizi şablonu
Simcenter E-Makine Tasarımı

Rotor şablonları, kutup başına çift ve tek numaralı mıknatıs bölümleriyle Halbach dizi modellerinin oluşturulmasını destekler. Ayrıca, kullanıcı tanımlı mıknatıslama yönleriyle eşit olmayan şekilde dağıtılmış segmentleri uygulama yeteneğini de içerir. Halbach dizisi kutupları istenen hacimde (hava boşluğu) ürettiğinden, Rotor tasarımının ikincil bir faydası vardır. Çekirdeğin olacağı hacimde akı iptali vardır ve bu nedenle arka demir veya çeliğe gerek yoktur; Bunun yerine manyetik olmayan hafif bir çekirdek kullanılabilir, bu da Rotorun kütlesini önemli ölçüde azaltır.

“…Halbach dizisini temel alan elektrik motorları, yüksek güç yoğunluğu ve yüksek verimlilik dahil olmak üzere geleneksel tasarımlara göre ölçülebilir faydalar sunuyor. Bu faydaları sağlayanlardan biri Halbach dizili motorun Rotor laminasyonlarına veya arka demire ihtiyaç duymamasıdır, dolayısıyla motor esasen demirsizdir. Bu, girdap akımı kayıplarını ve histerezis kayıplarını önemli ölçüde azaltır… “

” adlı kaynaktan alıntıHalbach dizisi nedir ve elektrik motorlarında nasıl kullanılır?” yazan Danielle Collins, Halbach dizili elektrik motoru tasarımlarının faydalarını vurguluyor.

Maksimum tork ve akı zayıflama kontrolü

Motor performansı büyük ölçüde kontrol stratejisine bağlıdır. Motor ile elektronik aksam arasındaki bu bağlantı, verimlilik, kayıp ve makinenin çıkış gücü gibi performans parametrelerini etkiler. Simcenter E-Machine Design bu iki temel kontrol stratejisini desteklemeye devam ediyor.

  • Amper başına maksimum tork
  • Optimum yükleme noktalarına dayalı akı zayıflaması

Bu kontrol stratejilerini kullanarak deneysel verilerinizin fiziksel koşulları daha doğru bir şekilde kopyalayacağından emin olabilirsiniz.

MTPA ve Flux zayıflamasına dayalı verimlilik haritası
MTPA ve Flux zayıflamasına dayalı verimlilik haritası

Yukarıdaki şekil, yeni eklenen MTPA sürüş çevrimi ile Akı zayıflatma kontrol stratejisinin birleştirildiği bir elektrikli makine için Verimlilik haritası deneyini göstermektedir.

Simcenter E-Makine Tasarımı, elektrikli makine tasarım sürecini etkiler. Deneysel sonuçlarınıza gerçekçi araç davranışını ve kontrol stratejilerini dahil ederek çalışmalarınızı önemli ölçüde geliştirin.

Simcenter E-Makine Tasarımı hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen aşağıdakileri göz önünde bulundurun: