Motor-CAD 无刷永磁电机
磁热互耦计算
(2015)
简介
通过Motor-CAD软件可进行无刷永磁电机的运行性能、损耗以及热分布的计算。本教程将对该类电机电磁热互耦计算进行详细介绍。
定义模型
Motor-CAD软件中有BPM电机的电磁计算模块及热计算模块。两种模块既可以单独进行仿真计算，还可以实现电磁热间的互耦分析。 本教程中，首先使用电磁计算模块对样机的电磁性能进行分析。如下图所示，在菜单栏Model中选择电磁计算模块。
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电机几何尺寸
软件中默认的电机几何模型如下图所示。
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驱动定义
在驱动定义选项卡中，用户可以对电机的控制驱动系统进行定义。包含电机转速、电流、电压、以及连接方式等设置，并能设置电机的充磁方式以及斜槽。
可供选择的驱动类型有：纯正弦电流激烈、方波电压源激励以及自定义波形电流源激励。 BPM电机的驱动电源一般为逆变器，不同控制策略的逆变器对电机的性能也会有影响。Motor-CAD软件中提供了如下图所示的多种控制方式。
对于上述各种控制策略，其逆变器输出线电压的有效值与直流母线电压之比如下表：
PWM Modulation strategy SixStep 180 Hexagon tracking :piecewise linear Hexagon tracking : secant Circle tracking SixStep 120 Maximum linear range of sine/triangle Ratio Vll(rms)/DC bus voltage 0.780 0.7446 0.7418 0.707 0.675 0.612 对于本教程所分析的样机，其逆变器直流母线电压设置为500V。
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下面在性能测试“performance test”选项中选择需要分析的项目。如下图所示，选取空载开路测试中的反电势及齿槽转矩、额定工况下的转矩转速曲线以及自感测试为计算项目。在9.2.5版本以后还增加了突然短路测试的内容。
对于该分析过程，样机内各部分温度的分布情况无法通过电磁计算模块求得。因此，需要假定各部分的温度如下：
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定义绕组
本例中，Motor-CAD软件将根据每极每相槽数自动设置绕组类型。样机的绕组为双层绕组，每绕组匝数为40。
对于本例样机而言，每匝线圈的并绕根数为4。用户可通过编辑参数框中“Number strands in Hand”的值来进行设定。
更改导体间距“Conductors separation”为0.05mm，结果如下图右侧示意图栏所示。
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Motor-CAD无刷永磁电机磁热互耦分析
