基于Motor-CAD的PWM谐波引起的扁铜线交流损耗计算_谐波_绕组

本文以雪弗兰Volt电机为例，在Motor-CAD软件环境下计及集肤效应、临近效应以及PWM电流谐波对电机的绕组损耗进行打算并与不考虑PWM电流谐波的损耗比拟。
下图所示为电机的径向、切向构造图。

计及集肤效应、临近效应以及PWM电流谐波的车用永磁同步电机绕组损耗打算设置如下如所示：

选择设置选项的AC Winding中的Full FEA，此选项选择后，绕组导线在打算过程中将自动剖分加密，自动考虑电流基波和PWM高次谐波引起的互换铜损问题。
设置非常简便，设置完毕即可进行打算。

考虑互换损耗打算

设置完毕后，载入具有PWM高次谐波的电流源波形，详细步骤如下：

电流自定义设置

PWM电流波形导入

至此，计及集肤效应、临近效应以及PWM电流谐波的车用永磁同步电机绕组损耗打算设置完成，下图为考虑PWM谐波电流和不考虑PWM谐波电流的损耗密度比拟图。
从图中可知，由于集肤效应、毗邻效应引起的绕组损耗紧张集中在槽口绕组上，且分布于导线的边缘、靠近槽内的部分损耗密度更大；考虑PWM谐波后，导线边缘损耗密度更大。

自动化加密网格

槽内绕组电流密度比拟

下表所示为考虑PWM谐波电流和不考虑PWM谐波电流绕组损耗比拟。
从结果可知，考虑PWM谐波后，定子直流电阻损耗有眇小的增大，互换铜耗有明显的增大。

结论

1. Motor-CAD在打算过程中可以充分考虑了电源的基波和谐波电流引起的集肤效应和附近效应互换损耗，而且设置非常大略，只需选择绕组损耗有限元剖析打算即可，无需繁芜的设置及操作。

2. 由于集肤效应、毗邻效应引起的绕组损耗紧张集中在槽口绕组上，且分布于导线的边缘、靠近槽内的部分损耗密度更大；考虑PWM谐波后，导线边缘损耗密度更大。

3. 考虑PWM谐波后，定子直流电阻损耗有眇小的增大，互换铜耗有明显的增大。