根据表1数据建模并仿真,得到两款ISG空载磁场、额定转速(雅阁ISG仿真转速840 r/min, 06思域ISG仿真转速1390 r/min )时相电动势以及最高转速时转子应力仿真分析结果,见表3。可见,由于雅阁ISG磁钢排列为隔磁三桥v字形,中间磁桥产生较大漏磁,气隙磁密基波相对较小;06思域ISG改为隔磁二桥一字形后,取消了中间磁桥,漏磁通减小,气隙磁密基波提高了10.4%;与此同时,气隙磁密和相电动势的畸变率分别减小了12.6%和1.4%9波形的正弦性提高;此外,雅阁ISG转子隔磁三桥结构,磁桥处的最大应力较小,而06思域ISG转子为隔磁二桥,磁桥处的最大应力相对较大。
2.3绕组导线
两款ISG绕组导线相关数据见表4。雅阁ISG采用线径1.5 mm传统的圆导线,槽内导体容易固定,但槽满率不高,槽内散热性不好。06思域ISG改用了长2.2 mm、宽0.9 mm的扁平导线,槽满率提高了9%,每槽增加了4根导体,每槽导电面积增加了13.6%,每相电阻下降了2%,同时也提高了槽内散热能力以及电机的功率能力,然而采用扁平导线不足之处是槽内导体容易滑动,固定比较困难。
3性能分析
3.1转矩能力
图6是雅阁ISG和06思域ISG电磁转矩与电枢电流的关系曲线。曲线表明,电磁转矩与电枢电流呈线性关系,但它们的斜率并不一样。转矩曲线斜率反映了电机的转矩能力,即单位电流产生转矩的大小,转矩曲线斜率越大,单位电流产生转矩也越大,转矩能力越强。06思域ISG的转矩曲线的斜率较大,雅阁ISG转矩曲线的斜率较小,06思域ISG的峰值转矩比雅阁ISG的峰值转矩提高14%左右。雅阁ISG和06思域ISG有相同的体积,由于06思域ISG转矩能力的提升,电机的转矩和功率密度有一定提高。
06思域ISG的转矩能力较强的主要原因有二:一是每相增加了2匝线圈,同时选用磁性能更好的磁钢,提高了电机的空载电动势;二是新的极槽配合和转子结构,使得电机的凸极比提高,从而增加了磁阻转矩。