《Motor-CAD 电机性能优化教程》.pdfVIP

天源科技 如您感兴趣欢迎联系我们010 Motor-CAD 电机性能优化教程 (2015) 内容简介 新版本的Motor-CAD 能够实现BPM 及IM 两大类电机电磁性能、损耗及温度分布的计 算。本教程将对使用Motor-CAD 对BPM 电机转矩密度的优化设计步骤进行描述。通过本教程 的优化设计，可以降低电机的转动惯量并提高不同运行工况下的电机性能，从而使的目标电机 更满足于伺服电机要求。下面的操作步骤将给用户进行不同电机的电机性能优化设计提供参 考。 模型定义 在Motor-CAD 软件中含有电磁计算模块以及热计算模块。这些模块既可以单独使用，也 可以相互耦合进行磁热互耦计算。下面通过选择 Model 下拉菜单中的E- Magnetic 选项来选择 电机的电磁计算模块。 Page 1 天源科技 如您感兴趣欢迎联系我们010 电机几何尺寸 本教程中采用的电机为BPM 电机，其几何尺寸按照 Motor-CAD 中的默认值进行设置，如下图 所示。 Page 2 天源科技 如您感兴趣欢迎联系我们010 驱动控制 在控制选项卡中可以定义电机驱动电源的类型以及该电机所需求解的计算内容。本案例 中只需对电机额定运行点的转矩进行计算。如下图所示，取消性能测试中除电磁模型中额定负 载点负载转矩之外的其它测试内容。 为了配合定子槽尺寸及绕组的优化，将电流激励设置为每槽电流密度的最大值。 Page 3 天源科技 如您感兴趣欢迎联系我们010 优化设计 优化电机的转矩密度，在不改变永磁体材料的前提下，需改变电机各部分的尺寸。而电 机尺寸在优化设计的过程中也需在合理范围之内，因此，需对优化尺寸参数设定参数范围。 注意：由这些参数设定极值建立的电机不需要一定是有意义的，本章后面将建立约束参数 使优化过程中的各变参数取值是合理的。 • 定义定子铁芯外径尺寸由80mm 到 135mm 变化。为保证机壳厚度大于2.5mm ，设定定子 铁芯外径的最大值为135mm （机壳外径为 140mm）。最小值设定为80mm 以保证电机定 子铁芯外径大于其内径。 • 定子铁芯内径由50mm 至120mm 变化。该参数的变化将使转子体积随之而变化，从而使 电机转矩值改变。 • 定子槽深度由5mm 至40mm 变化。 • 气隙长度由0.2mm 至2mm 变化。 Page 4 天源科技 如您感兴趣欢迎联系我们010 为了使各变量参数在优化计算过程中能保证电机模型的可行性，下面将通过设置 Custom Parameter 用户自定义参数来实现这一目的。 • 首先建立优化标准参数。为保证定子铁芯内径与其外径之比在0.5 至0.8 (对于默认模 型，其比值为0.62)之间 ，以及定子轭部宽度不小于3mm，该参数应按如下设置。 定义该参数的名称为： ‘Ratio and Geometry validity’ 定义该参数的值为： (0.5(Stator_Bore/Stator_Lam_Dia))AND((Stator_Bore/Stator_Lam_Dia)0.8)AND(((Stator_La m_Dia-Stator_Bore)/2)-Slot_Depth)=3 点击Evaluate Expression ，计算并生成该参数。计算结果为True 代表该参数的逻辑表 达式是真值。 Page 5 天源科技 如您感兴趣欢迎联系我们010 • 第二个参数将定义优化过程中的收敛误差。在本教程中，希望将电机的转矩密度尽可能 提高，默认模型的转矩密度为9