永磁同步電機(jī)計(jì)算

1、永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)1電機(jī)仿真模型(a)原型電機(jī)(b)新型電機(jī)圖1PM-Y2-180-4電機(jī)整體有限元仿真模型圖2 新型電機(jī)轉(zhuǎn)子1/4模型2靜態(tài)有限元仿真結(jié)果比較永磁磁場(chǎng)分布當(dāng)永磁體單獨(dú)作用時(shí)，兩種電機(jī)的磁力線分布如圖3所示。(a)原型電機(jī)(b)新型電機(jī)圖3兩種電機(jī)永磁磁場(chǎng)分布永磁氣隙磁密波形當(dāng)永磁體單獨(dú)作用時(shí)， 兩種電機(jī)一個(gè)周期范圍 （即一對(duì)永磁體范圍） 的永磁氣隙磁密波 形如圖4所示。0 005U DDIDO KI15D DC了如血250 DO3D0 0Q|tm（b）新型電機(jī)（c）兩種電機(jī)比較圖4兩種電機(jī)永磁氣隙磁密分布3空載穩(wěn)態(tài)有限元仿真結(jié)果比較空載永磁磁鏈、空載永磁反電勢(shì)波形空載情況下，兩

2、種電機(jī)的三相繞組電流均設(shè)置為零，電機(jī)中磁場(chǎng)由永磁體單獨(dú)產(chǎn)生。設(shè)置電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行轉(zhuǎn)速為 n=3000r/min，可得到兩種電機(jī)的空載永磁磁鏈、空載永磁反電勢(shì)波 形分別如圖5、圖6所示。由于三相繞組對(duì)稱，在此僅給出A相繞組仿真結(jié)果。-0%48 12 16時(shí)間/ms6 4 2 o-24 a a a a a- - byv鏈磁磁永載空?qǐng)D5兩種電機(jī)空載永磁磁鏈400"勢(shì)電反載空-40004812 16 20時(shí)間/mso o o o o o o o o o o o o3 2 1 12 3- - -圖6 兩種電機(jī)空載永磁反電勢(shì)空載永磁磁鏈、空載永磁反電勢(shì)諧波分析利用Matlab對(duì)圖5、圖6的波形進(jìn)行傅

3、里葉分析，可得到兩種電機(jī)磁鏈及反電勢(shì)的各次諧波分量，如圖 7所示。4 3 2 1 加比分百量分波基于對(duì)相原型電機(jī) 新型電機(jī)2 0 8 6 4 2 加比分百量分波基于對(duì)相原型電機(jī)新型電機(jī)2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15諧波次數(shù)2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15諧波次數(shù)（a）空載永磁磁鏈（b ）空載永磁反電勢(shì)圖7磁鏈及反電勢(shì)諧波分量分析通過(guò)對(duì)兩種電機(jī)的空載永磁磁鏈和空載永磁反電勢(shì)進(jìn)行諧波分析，得到以下結(jié)論：（1）3次諧波分量是主要諧波分量；（2）偶次諧波分量幾乎為零，奇次諧波分量相對(duì)較大；（3）采用新型電機(jī)結(jié)構(gòu)可在一定程度上削弱3次

4、諧波分量，但同時(shí)會(huì)引起5、7次諧波分量增加，總體削弱諧波效果并不明顯。4負(fù)載穩(wěn)態(tài)有限元仿真結(jié)果比較電樞繞組通入三相對(duì)稱電壓兩種電機(jī)具有相同的參數(shù)如下：電阻R=，電感L= 10 5h，額定轉(zhuǎn)速n=3000r/min。給電樞繞組通入三相對(duì)稱電壓:UA310.269si n( 200t35.3581/180)Ub310.269si n(200t35.3581/1802 /3)Uc310.269si n(200t35.3581/1802 /3)(1)并進(jìn)行有限元仿真，得到兩種電機(jī)的繞組電流及轉(zhuǎn)矩波形，分別如圖8、圖9所示。(b)新型電機(jī)圖8兩種電機(jī)繞組電流波形6000-1000一原型電機(jī)一新型電機(jī)J

5、1-1,A.1A A >%r叭少_.氣1 J J1 1:卜J八十J255075100125150Time/ms17520050O O3000200di&NDUHOT圖9 兩種電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩波形電樞繞組通入三相對(duì)稱電流由圖8、圖9可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，繞組電流和轉(zhuǎn)矩將趨于穩(wěn)定，即電流有效值、轉(zhuǎn)矩平均值不再發(fā)生變化，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩在一個(gè)周期范圍內(nèi)的平均值大小僅取決于繞組電流有效值大小。因此，為了保證電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的額定平均轉(zhuǎn)矩為117N m,可直接給電樞繞組通入三相對(duì)稱電流，iA 2I sin(200 t)iB. 21 sin(200 t 2 /3)ic. 2I sin(200 t 2/3)并將電流有效值 及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)波形。 的平均轉(zhuǎn)矩均為10、圖11分別給出了一個(gè)周期內(nèi)A相繞組電