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Q&A|“技术问诊”第五期

2023-11-15


自电机电驱行业问题征集以来,我们收到了不少读者的留言,现将其中的几个问题整理,作为第五期的内容。一起来看看吧~

 

 

Q1:

轴向磁通电机和径向磁通电机的区别,以及各自的优点缺点

A1:

轴向磁通电机和径向磁通电机的主要部件均由定子部分(定子铁心与绕组)与转子部分(永磁体与转子铁心)组成。轴向磁通电机定子铁心与转子铁心的外径与内径一般相同,轴向长度不同,定子部分与转子部分轴向方向相对装配;而径向磁通电机转子部分一般装配于定子部分内部,这种结构的定子铁心与转子铁心的轴向长度保持一致。

 

轴向与径向电机的磁通路径走向基本相同,均由N极永磁体发出,经气隙、定子、气隙、S极、转子铁心,最终回到N极构成回路。但它们的磁通路径方向却不同,轴向磁通电机整个磁通路径的方向为先经过轴向、后经过定子轭部周向闭合,随后沿轴的方向向S极闭合,最终经转子盘周向进行闭合构成整个回路;径向磁通电机的磁通路径方向为先经过径向、后经过定子轭部周向闭合,随后沿径向向S极闭合,最终经转子铁心周向进行闭合构成整个回路。

轴向磁通电机的优点在于结构上旋转转子位于定子的侧面而非定子内部,进而转子具有更大的直径尺寸,因而能够在相同的外廓尺寸和电流输入下获得更高的转矩输出。缺点是轴向磁通电机对精度要求较高,因此制造成本高,噪音和振动较大,控制难度大。

 

Q2:

电机设计时,气隙是不是越小越好,如果不是的话,是什么原因,如果是的话,气隙越小会有什么影响?

A2:

不是。气隙减小的直接影响是磁密增大,其他参数保持不变的情况下,电机输出扭矩会增大,同时反电动势增加,额定转速下降。

气隙越小,需要各部件的精度越高,制造上成本会增加,装配难度也会加大。因此气隙大小要根据实际需要来选择合适的值。

 

Q3:

如何在电机输入电流达到要求的最大值且峰值扭矩达到要求时,将电机的高效区间从高扭矩段向高转速段移动?

A3:

损耗主要分为几个方面:定转子铁耗;定转子铜耗;各种摩擦损耗;杂散损耗。如下图,当电机转速增大(频率变大)且空载时,各种摩擦损耗和杂散损耗无法避免,可以降低的主要损耗是铁耗。

当电机转速增大(频率变大)且带载时,铜耗明显增加。

从上图可以知道,影响高效区间向高扭矩段移动的主要原因是绕组上的铜耗,影响高效区间向高转速段移动的主要原因是定子铁芯上的涡流损耗。因此要将高效区间向高转速段调整的主要方向是降低铁损。可以选用的方法有:铁芯换用更好的材料,更改设计降低磁密。

 

Q4:

使用Motor-CAD软件进行热仿真时损耗-速度和转矩-速度模式如何选择?什么情况要用lab模型?

A4:

Motor-CAD软件的热仿真分为损耗-速度;转矩-速度;电流-速度;车辆速度四种模式,其中转矩速度模式适用于单一工况的热仿真,损耗速度模式适用于多工况下的热仿真,车辆速度模式适用于工况数据表格导入并计算。

Motor-CAD软件lab模块主要用于快速准确地计算整个运行范围内的电机性能。可以创建效率图,研究热约束运行包络,并分析复杂驱动循环的性能。lab模块采用混合模型,将有限元计算的准确性与解析算法的速度相结合。首先建立电磁模型,然后进行一系列有限元模拟以描述电机的输出和损耗。lab模型建立完成后,可以用它来精确地分析电机的性能。

 

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