基于MotorSolve 的纯电动客车用120kW 三相异步电动机优化设计

2013-7-4 13:18| 发布者: chenl| 查看: 2428| 评论: 0

摘要: 利用电机设计软件MotorSolve 对一台400V、120kW 的三相异步电动机方案进行改进，分析各参数对电机性能的影响，并且以电机铁芯长度为优化目标，对电机进行优化设计，将得到较为理想的电机方案输入到电磁场有限元分析软件MAXWELL 进行仿真计算。

作者：韩守亮单位：哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院

[ 摘要 ]
    利用电机设计软件MotorSolve 对一台400V、120kW 的三相异步电动机方案进行改进，分析各参数对电机性能的影响，并且以电机铁芯长度为优化目标，对电机进行优化设计，将得到较为理想的电机方案输入到电磁场有限元分析软件MAXWELL 进行仿真计算。与实验结果相比较，优化后电机性能保持不变，体积和重量减少12%以上，设计结果较为准确，对实际应用具有较好的指导意义。

1 前言
    异步电动机以其结构简单、可靠性高、成本较低、控制相对简单、噪声低、振动小等优点，在电动汽车，尤其在电动客车上得到了广泛的应用，是目前主流的牵引电动机。本文以不改变电机机械性能为前提，减小电机的体积和重量，提高电机低速过载能力为目的，从改动和优化电机定转子冲片结构、气隙和铁芯长度方面对原异步电机进行优化设计。
    MotorSolve 突破传统电机设计理念，以一种新的观念来设计电机，充分利用了当今先进的计算方法，将经典的解析方法和电磁场有限元分析方法结合在一起用于电机设计，为至关重要的性能参数提供准确可信的数据，以避免重大的失误。它可以输出完整的设计细节，在任何时候，所有的设计参数状态可以查看和保存，可以进行多个设计比较，多个设计可同时进行工作；具有比较易于使用的界面现代图形界面。
本文利用先进的电机设计软件MotorSolve 对一台120kW、6 极、同步转速1500rpm 的三相异步电动机进行方案参数化的优化，得到优化方案后，将该方案导入到有限元软件Maxwell 里面进行仿真计算，并且与实验结果进行比较研究。
   2 优化电磁设计
    在电机设计的初期，电机的几何尺寸、绕组匝数等参数是无法准确给出的，需要经过反复计算、多方案对比后才能将其主要尺寸定下，这就需要电机计算中对应于电机的参数分析和优化计算。
   2.1 电机模型的建立

确定好电机相关尺寸和参数后，首先要完成模型建立的准备工作。打开MotorSolve 软件，选择感应电动机，进入异步电动机的设计界面，可以在默认设置上进行修改，这样会快速进入方案设计。本文主要是对原方案进行改进优化，所以在电机冲片上不做较大修改，将电机原有参数按照软件里的“规范”、“全局设计参数”、“转子参数”、“定子参数”、“尺寸参数”等类型输入进去，得到电机初始模型。然后，在材料栏里添加DW310-35 的新材料，并将定转子铁芯设置为此种材料。模型建立的准备工作完成后，可以在软件的左侧资源管