扭矩 — CAE术语解释
扭矩
在电动电机设计中被告知"通过电磁分析输出扭矩特性",但电磁分析中如何计算扭矩?
定义
在电磁学背景下,扭矩是旋转电机转子的力矩。在IPM电动机的情况下,有磁扭矩和磁阻扭矩两个分量,其公式为 T = p(ψ_m * i_q + (L_d - L_q) * i_d * i_q),其中p是极对数,ψ_m是永久磁铁的链接磁通。
有两种扭矩吗?哪一种更大?
在SPM电动机(表面贴磁式)中,磁扭矩占主导地位,而在IPM电动机(内置磁石式)中,磁阻扭矩也占很大比例。在电动汽车电动机中,充分利用磁阻扭矩来确保高速范围内的扭矩已成为主流设计。
在电磁分析中的作用
使用FEM计算扭矩时,具体使用哪些方法?
代表性的方法有两种:"麦克斯韦应力张量法"和"虚功法"。麦克斯韦应力张量法从气隙中的磁场分布直接计算扭矩。虚功法通过将转子微小角度旋转时的能量变化来计算扭矩。基础是麦克斯韦方程:
$$ \nabla \times \mathbf{H} = \mathbf{J} + \frac{\partial \mathbf{D}}{\partial t} $$
哪种方法更推荐?
麦克斯韦应力张量法对网格质量敏感,特别是气隙部分的网格,因此积分路径的选择方式会导致结果波动。虚功法的网格依赖性较小,更加稳定。商业软件可以输出两种方法,检查两个值是否一致是最好的做法。
相关术语
请教我与扭矩相关的术语。
齿槽扭矩是断电状态下的脉动呀。这个也能用FEM分析看到吗?
当然可以。逐步旋转转子并逐步记录扭矩,就可以获得齿槽扭矩的波形。在整个电气周期内,以细小步长(推荐1度以下)计算,然后评估脉动分量。首先尝试用2D模型输出扭矩-转角特性开始吧。
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