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文檔簡介

1、參數化掃描的有問題,但是趨勢應該差不多永磁電機永磁同步電機分為表面式和內置式。由于永磁體特別是稀土永磁體的磁導率近似等于真空磁導率,對于表面式,直軸磁阻 和交軸磁阻相等,因此交直軸電感相等,即 Ld=Lq,表現出隱極性質。對于內置式,直軸磁 阻大于交軸磁阻(交軸通過路徑的磁導率大于直軸),因此Ld<Lq,表現出凸極電機的性質。磁動勢、磁阻:磁場強度H&一路經的積分等于該路徑上的磁壓,用符號 U8示,單位為A。磁場強度沿 一條閉合路徑的積分等于等于該路徑所包圍的電流數,即F = %?=看?=1?,稱為 安培環路定律。由于磁場為電流所激發,上式中回路所環繞的電流稱為磁動勢,用F表示(

2、A)。在電機設計中,為簡化計算,通常把電機的各部分磁場簡化為相應磁路。磁路的劃分原則是:每段磁路為同一材料;磁路的截面積大體相同;流過該磁路各截面的磁通 相同。電機等效磁路的基本組成部分為磁動勢源、導磁體和空氣隙,磁動勢源為永磁體或通 電線圈。圖3-1為一圓柱形的磁路,其截面積為A,長度為L,假設磁通都通過該圓柱體的所 有截面且在其截面上均勻分布,則該段磁路上的磁通和磁壓分別為玲;hla,與電路中電流 和電壓的關系類比,定義???=三為該段磁路的磁阻,上式稱為磁路的歐姆定律。磁阻用?磁路的特性和有關尺寸為???=k(L是長度,仙是磁導率),與電阻的表達式在形式上類 似。磁阻的倒數為磁導,用?表

3、示,A = 箸。眾所周知,若氣隙長度均勻、磁密在一個極距范圍內均勻分布、鐵心端部無磁場邊緣 ?”? . . 效應,則氣隙磁壓降為???= ?=詬?=河赤石,式中,為每極磁通;6為氣隙 長度;r為極距;La為鐵心長度。調速永磁同步電機轉子結構分為表面型和內置型。由于永磁體特別是稀土永磁體的磁 導率近似等于真空磁導率,對于表面式,直軸磁阻與交軸磁阻相等,因此交直軸電感相等, 即Ld=Lq,表現出隱極性質。而對其他結構,直軸磁阻大于交軸磁阻,因此Ld<Lq,表現出凸極電機性質。我認為對于表面式,因為永磁鐵的磁導率等于空氣的磁導率,所以,就相 當于,在轉子的外層都是空氣,這樣磁動勢的距離一樣,所

4、以磁阻一樣。而對于內置型, 交軸的計算路徑都是鐵心和轉子外部的空氣。而直軸會在轉子中通過電磁鐵,所以經相當 于貼心中間有一部分的空氣,這樣整體的磁導率就下降了。所以LMHS變大,磁阻就變大?3? ?3 兀?多??0?3 兀????0?3兀???1 且了。 一? =? = 8 0?2?=8?2?=8?2 ? ? =8?2 ? ?(作極電機);所以磁阻和交直軸電感成反比。電感的計算ansoft+maxwell+電感計算電感有三種定義:初始電感、視在電感和增量電感。1、初始電感是指勵磁電流很小時,工作在B-H曲線的線性區,一般用于小信號分析。2、視在電感是針對線型磁性材料而言的。3、增量電感是指勵磁

5、電流比較大時,工作在B-H曲線的飽和區,一般用于大功率電源。電感計算的方法:1、矩陣法在Parameter中設置電感Matrix。計算完了之后,在solution 的Matrix中可以看到結果。這種方法也適用于多線圈的自感,互感計算,但前提是B-H是線性的或者工作在初始的線性區,而在飽和區時就不對了。2、增量電感也就是我們常說的飽和電感或者叫動態電感,需要用導數計算dphi/di,Ansoft的導數是這樣表示的derive (phi) /derive(i)。這樣的計算結果覆蓋整個 B-H曲線,包括飽和區。還可以做參數化掃描,得到電感隨電流變化的曲線(飽和電流曲線)。Maxwell_PM_Mot

6、or_Ld_Lqp永磁電機交直軸電感LqLd仿真計算ANSOF我例詳解對Ansys計算永磁同步電機交直軸電感進行實例仿真。1、用Ansys的Parameters/Matrix 模塊進行三相電感的計算。0對id、N Pbx iq、ie、Thet進行參數設置,全局變量。將轉子D軸和定子A相軸線對齊,這樣8=0.?= £?sin ?;? = v3? cos ?;? = ?+ ? = ?(v3?) cos?+ -2? (?- ?)(v3?) sin 2?;?8s ?2? = c?;c=4C0S(?-3?) ?cos(?+ 2?)sin ?sin (?- 3?);2sin (?+3?)iu =

7、 sqrt(2/3)*id*N/PB;iw= sqrt(2/3*(-id/2+sqrt(3)/2*iq)*N/PB;YaLiijeJ aneU1_PCurrerttCinrtiitsqrl(2/3)*id*JVF0JiiectionIcsi ti vsPr叩e m后iv = sqrt(2/3)*(-id/2-sqrt(3)/2*iq)*N/PB;將abc三相電流寫成id、iq的函數,直接寫入激勵源中,并且將N匝也加入到電流激勵中, 直接出正確的結果。在Matrix里設置入電流端和相應的返回端。并將 ABCE相電流歸組。參考Ansoft12在工程電磁場中的應用P111。N:單層線圈匝數;Pb:線

8、圈并聯支路數;I是磁動勢;入是磁鏈;Ie相電流有效值;B是電流值超前交軸角度。2、用Excel或Matlab將三相電感進行 D-Q變換。? ? ?”= ? ? ?!. ' ? ? ? = ? = ?97? ? ???.? ? on?;? = ? ? ?; ?=? ? ?99 ?;?”?=? ? C?(單匝磁動勢);LdLq不乘以極對數之類的,直接算當在Matrix中設置成多匝和多支路(實際值)時,出來的矩陣乘以兩個C就行。當在Matrix中設置成單匝和單支路時,LdLq還要乘以極對數之類的。計算的結果是1匝,三相并聯支路數為1,默認定轉子鐵心鐵長為1米時的三相電感值,在步驟3時折算到實

9、際值。? = ? ?C?(有)?a? I ;a是對稱數,對四分之一模型而言,就是4;I是定轉子長度。入是磁鏈。? = 2?2 ?i; ?=?3?” ?80?2?;表面式結構,交直軸勵磁電感相等,用Lm表示;rg為電機氣隙平均半徑;lef為電機鐵芯有效長度;lg為氣隙等效長度。要分析電感,Matrix ,激勵源必須是電流源,不能是電壓源。法一的求解器必須是靜電場,法二的求解器可以是瞬時場先根據Rmxprt生成Maxwell 2D模型,(先不用打散,然后打開左側 sheet-copper ,里面 有很多的繞組,全部選中,右擊-"edit"-"Boolean"

10、-"separatebodies",把線圈都分開,要不一個線圈代表者4個,但是大家的方向都不一樣。然后,根據 Rmxprt里的繞線,分別 給每一個線圈設定出線的方向和激勵電流的大小。然后,左面的“ excitation ”里就會有 許多電流,合成 ABCE相。)右擊標題(Maxwell 2D)“solution type”“Magnetostatic(靜電場)”“designsetting ”'Matrix computation"_"Apparent".然后,分別在四分之一模型中,右擊左側“copper”中的繞組“assign exc

11、itation ”"current ”,給各個繞組加電流和方向。右擊左側“ copper”中的繞組 “ assign excitation ”“set Magnetization Computation ”,畫勾。右擊左側“ parameters-“Assign”“Matrix ”,然后雙擊下面的 Matrix的小藍色方框一一"set up ”,把正方向的線圈畫勾,如果有回路,則在后面選擇相應的回路端。"Post Processing ",按住ctrl,把相應的4個B相都選中," Group”,把右面 的組名字改成PH剛好了。其他兩相照做,但是

12、 A會少一個。.右擊 analysisset upanalize ._ 右擊 resultssolution data就會出現各種電感,把“ postprocess ”畫上勾,就是相應的三相等效電感矩陣。LuLvLwcalculation(single)Lu0.058033-0.02439-0.02077LdLqIeLv-0.0243920.060181-0.023620.0805628330.0028194915ALw-0.020765-0.023620.0576680.002819490.0825405CTcalculationfinal)0.8164966-0.40825-0.40825

13、14.1597235914.507318280-0.707110.707107C0.81649660-0.408248-0.70711-0.4082480.707107電機參數(Rmxprt參數):額定電壓:220V;額定轉速:1500rpm;溫度:25C;定轉子長度:0.065m;D-AxisreactiveD軸電樞反應電inductance Lad感Q-AxisreactiveQ軸電樞反應電inductance Laq感D-Axis inductance L1+LadD 軸同步電感Q-Axis inductance L1+LaqQ 軸同步電感armatureleakage12.1607mH

14、inductance L1 電樞繞組漏電感12.1607mH14.9382mH14.9382mH2.7725mH第二次測量:LuLvLwcalculation(single)Lu0.060164-0.02376-0.02283LdLqIeLv-0.0237590.061091-0.024410.0832560.000775959 15ALw-0.022827-0.024410.0602670.000775959 0.08509CTcalculation(final)0.8164966-0.40825-0.4082514.63307456 14.95541840-0.707110.707107第

15、一次參數化:ie=saw=1100.結果如圖,紅線Ld。黑線Lq。公式saw ,Ld=0.816496581*(0.816496581*Matrix1.L(PHA,PHA)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHB,PHA)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHC,PHA)+(-0.40824829)*(0.816496581*Matrix1.L(PHA,PHB)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHB,PHB)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHC,PHB)+(- 0.40824829)*(0.816496581*Matrix1.L(PHA,PHC)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHB,PHC)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHC,PHC) ;Lq=saw ,0*(0*Matrix1.L(PHA,PHA)+(-0.707106781)*Matrix1.

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