深度解析BMW i3驅(qū)動電機技術(shù)

本文將采用Motor-CAD對此款電機進行拆解分析及實驗驗證，實驗數(shù)據(jù)來自于美國橡樹嶺國家實驗室。

2016款BMW i3驅(qū)動電機峰值功率為125kW，峰值扭矩250Nm，總重量42Kg，螺旋水道冷卻方式；72槽12極結(jié)構(gòu)，線規(guī)為21AWG，并饒根數(shù)12，匝數(shù)9，并聯(lián)支路數(shù)6。

實物水道及Motor-CAD中的螺旋水道模型

其主要參數(shù)表如下：

以下數(shù)據(jù)為根據(jù)堵轉(zhuǎn)測試的峰值扭矩，從圖中可知，其測試的峰值電流為530A，峰值扭矩出現(xiàn)在135°電角度的轉(zhuǎn)子位置，相當于電流超前角45°電角度。

美國橡樹嶺實驗室實測數(shù)據(jù)

驅(qū)動電壓360V，超前角45度，驅(qū)動電流530A，正弦波驅(qū)動，轉(zhuǎn)子斜極5°，分6段，環(huán)境溫度65°，Motor-CAD中的設置如下所示：

為了精確計算i3電機的輸出特性，本例中采用導入模型的方式，進行計算，導入模型為DXF格式，如下圖所示：

導入Motor-CAD后的模型如下圖所示，從圖中可以看出，求解模型已經(jīng)覆蓋了Motor-CAD原模板，模型的求解將按照導入的模型求解。對于導入的模型，Motor-CAD能夠自動識別模型的各個區(qū)域，如何處為硅鋼片，何處為永磁體，何處為氣隙，何處為定子氣隙，何處為轉(zhuǎn)子氣隙等等，無需再指定材料、剖分信息、轉(zhuǎn)動區(qū)域等操作，實現(xiàn)導入即可就求解。實現(xiàn)對導入模型的類似“人臉識別”的功能。

磁鋼材料為N38UH，硅鋼材料的BH曲線及BP曲線如下圖所示：

線規(guī)類型選擇AWG21,繞線排布，如下圖所示：

計算結(jié)果如下圖所示：

磁密云圖

計算單

計算單

轉(zhuǎn)矩曲線

下一步對其效率MAP進行計算，Motor-CAD在計算效率MAP具有極高的計算效率，在4核8G內(nèi)存的筆記本電腦，5分鐘之內(nèi)，即可對效率MAP完成計算。

在模塊選擇中，選擇虛擬實驗模塊，MTPA控制策略，即可開始對效率MAP圖的計算，相關(guān)設置如下所示：

計算結(jié)果如下圖所示，Motor-CAD可以快速實現(xiàn)對效率MAP的評估及高效率區(qū)占比計算：

效率MAP圖及高效區(qū)占比分析

外特性曲線

編輯：黃飛

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