永磁同步電機(jī)交直軸電感計(jì)算

1、參數(shù)化掃描的有問(wèn)題，但是趨勢(shì)應(yīng)該差不多永磁電機(jī)永磁同步電機(jī)分為表面式和內(nèi)置式。由于水磁體特別是稀土永磁體的磁導(dǎo)率近似等于真空磁導(dǎo)率，對(duì)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(xiàn)出隱極性質(zhì)。對(duì)于內(nèi)置式，直軸磁阻 大于交軸磁阻（交軸通過(guò)路徑的磁導(dǎo)率大于直軸），因此LdLq,表現(xiàn)出凸極電機(jī)的性質(zhì)。 磁動(dòng)勢(shì)、磁阻：磁場(chǎng)強(qiáng)度H沿一路經(jīng)的積分等于該路徑上的磁壓，用符號(hào)U表示，單位為A。磁場(chǎng)強(qiáng)度沿 一條閉合路徑的枳分等于等于該路徑所包困的電流數(shù)，即F =由Hdl =稱為安培環(huán)路定律。由于磁場(chǎng)為電流所激發(fā)，上式中回路所環(huán)繞的電流稱為磁動(dòng)勢(shì)，用F表示（A）。在電機(jī)設(shè)計(jì)中，為簡(jiǎn)化計(jì)

2、算，通常把電機(jī)的各部分磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為相應(yīng)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(guò)該磁路各裁面的磁通相同。電機(jī)等效磁路的基本組成部分為磁動(dòng)勢(shì)源、導(dǎo)磁體和空氣隙，磁動(dòng)勢(shì)源為永磁體或通電 線圈。圖3-1為一圓柱形的磁路，其截面枳為A,長(zhǎng)度為L(zhǎng),假設(shè)磁通都通過(guò)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Ml*與電路中電流和 電斥的關(guān)系類比，定義/?加=蘭，為該段磁路的磁阻，上式稱為磁路的歐姆定律。磁阻用磁 V路的特性和有關(guān)尺寸為Rm = 4（L是長(zhǎng)度，p是磁導(dǎo)率），與電阻的表達(dá)式在形式上類uA似。磁阻的倒數(shù)為磁導(dǎo)，用A表示，A = ；。眾所周知，

3、若氣隙長(zhǎng)度均勻、磁密在J個(gè)極距范圍內(nèi)均勻分布、鐵心端部無(wú)磁場(chǎng)邊緣效 應(yīng)，則氣隙磁壓降為& = Hs8 = 6 = 4-式中，e為每極磁通；。為氣隙長(zhǎng)度： "0 “ofT為極距；La為鐵心長(zhǎng)度。調(diào)速永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為表面型和內(nèi)置型。由于永磁體特別是稀土永磁體的磁導(dǎo) 率近似等于真空磁導(dǎo)率，對(duì)于表面式，直軸磁阻與交抽磁阻相等，因此交IT.軸電感相等，即 Ld=Lq,表現(xiàn)出隱極性質(zhì)。而對(duì)其他結(jié)構(gòu),溷大于交軸磁阻，因此Ld<Lq,表現(xiàn)出凸極電機(jī)性質(zhì)。我認(rèn)為對(duì)于表面式，因?yàn)樗盆F的磁導(dǎo)率等于空1的磁導(dǎo)率，所以，就相當(dāng)于, 在轉(zhuǎn)子的外層都是空氣，這樣磁動(dòng)勢(shì)的距離一樣，所以磁阻-

4、樣。而對(duì)于內(nèi)置型，交軸的計(jì) 算路徑都是鐵心和轉(zhuǎn)子外部的空氣。而直軸會(huì)在轉(zhuǎn)子中通過(guò)電磁鐵，所以經(jīng)相當(dāng)于貼心中間 有一部分的空氣，這樣整體的磁導(dǎo)率就卜降了。所以Lm分母變大，磁阻就變大了。= 虹 =%_ 3頁(yè)N? "0或 _ 3”N? 伽為_ 3nN： 1 陣機(jī) 8“° 償婦-8p2 lg _ 8p2 lg - 8p2 跖飯 電機(jī)）；所以磁阻和交直軸電感成反比。電感的計(jì)算ansoft+maxwell+電感計(jì)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(lì)磁電流很小時(shí)，工作在B-H曲線的線性區(qū)，一般用于小信號(hào)分析。2、視在電感是針對(duì)線型磁性材料而言的。3、增最電

5、感是指勵(lì)磁電流比較大時(shí)，工作在B-H曲線的飽和區(qū)，一般用于大功率電源。電感計(jì)算的方法：1、矩陣法在Parameter中設(shè)置電感Matrix.計(jì)算完了之后，在solution的Matrix中可以看到結(jié)果。這 種方法也詁用于多線圈的自感，互感計(jì)算，但前提是B-H是線性的或者工作在初始的線性區(qū), 而在飽和區(qū)時(shí)就不對(duì)了。2、增量電感也就是我們常說(shuō)的飽和電感或者叫動(dòng)態(tài)電感，需要用導(dǎo)數(shù)計(jì)算dphi/di.Ansoft的導(dǎo)數(shù)是這樣 表示的derive (phi) /derive(i)。這樣的計(jì)算結(jié)果覆蓋整個(gè)B+I曲線,包括飽和區(qū)。還可以做參數(shù)化掃描，得到電感隨電流變化的曲線(飽和電流曲線)。Maxwell

6、PM Motor Ld Lq水磁電機(jī)交直軸電感LqLd仿真計(jì)算ANSOFT實(shí)例詳解對(duì)Ansys計(jì)算永磁同步電機(jī)交直軸電感進(jìn)行實(shí)例仿真。1、用Ansys的Parameters/Matrix模塊進(jìn)行三相電感的計(jì)算。O - Odegj *H| testl (Magnetostatic, XY)*1 1Q Modeli o .Properties: IPM1 Ld Lq test testla。？ Boundariesr E) ExcitationsLocal Variables |.& U1 PProject J“ V應(yīng)眼(Optimization( hroper tiesNameNameV

7、alueidie*sqrt (3)*sin(Thet)idie*sqrt (3)*sin(TheN30N30PB1FB1i qi e*sqrt (3)*cos (Thet)i qi e*sqrt (3)*cos (Theie5Thet0對(duì)id、N、Pb、iq、ie、Thet進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，全局變量。將轉(zhuǎn)子D軸和定子A相軸線對(duì)齊，這樣0=0. id = V3ie sin/? ;iq = V3ie cosp;T = Tm+T=PM (J就)COS+ (4 一 如)0/ sh】2/?；Ld, Lq vs iq (id-O, Thet=O)Ld1-5 THto 20)043 so eo ?0Ld, Lq

8、 vs Tbet (ld=O, le=40)Thetdeg902040 ec w >00lelAl |=lcVsqrt(3)sn0sin(9 -郭sin(。+ ：7Tiu = sqrt(2/3)*id*N/PB：i v = sqrt (2/3) * (- i d/2-sqrt (3) /2* i q) *N/Pb；i w= sqrt (2/3* (- i d/2+sqrt (3) /2*i q) *N/Pb；國(guó) Q1 BAunritriB Exei Ziom:i 4OU1.P?rjcct IProper tiesVDueJ?%neVIJCurrentCurrentsqrte/3)*id*

9、H/P3DirectionPositive將abc三相電流寫成id、iq的函數(shù)，直接寫入激勵(lì)源中，并且將N匝也加入到電 流激勵(lì)中，直接出正確的結(jié)果。VS！日 MM.j EootSduin.【d川小s ,-16fellP-d W財(cái)bifib|Ciwrr<i% b-» T»yr* 心口幗幻"丫代5| Sr加 MmT住Iniro?«t4HnlrtelruS*F 疑 Parameters：r MatrixKFFFKPFPFP2nnrt t«Z 'uv Lm，w，iirZ“- it v &wnriT. «Mtn X !&#

10、187;»»/ 在Matrix里設(shè)置入電流端和相應(yīng)的返回端。并將ABC三相電流歸組。參考«Ansoft12 在工程電磁場(chǎng)中的應(yīng)用P111oN:單層線圈匝數(shù).:用：線圈并聯(lián)支路數(shù)；I是磁動(dòng)勢(shì)；入是磁鏈：le相電流有效值: P是電流值超前交軸角度。2、用Excel或Mat lab將三相電感進(jìn)行D-Q變換。= Cr * Luvw * C * ?（單匝磁動(dòng)勢(shì)）；MqlLq.當(dāng)在Matrix中設(shè)置成多匝和多支路（實(shí)際值）時(shí),LdLq不乘以極對(duì)數(shù)之類的, 直接算出來(lái)的矩陣乘以兩個(gè)C就行。*餐楊蓄一-當(dāng)在Matrix中設(shè)置成單匝和單支路時(shí)，LdLq還要乘以極對(duì)數(shù)之類的。計(jì)算的結(jié)

11、果是1匝，三相并聯(lián)支路數(shù)為1,默認(rèn)定轉(zhuǎn)子鐵心鐵長(zhǎng)為1米時(shí)的三相 電感值，在步驟3時(shí)折算到實(shí)際值。Grevt Br .Er.ti*a esPICA JUn,WZJU3JPHJB 1PKX 1 口 心"3 JI2* a I；a是對(duì)稱數(shù)，對(duì)四分之一模型而言，就是4： I是定轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度。A是磁鏈。吻=2房"野電扁=孑=虧“。-廣；表面式結(jié)構(gòu)，交直軸勵(lì)磁電感相等，用Lm表示；rg為電機(jī)氣隙平均半徑；lef 為電機(jī)鐵芯有效長(zhǎng)度：1g為氣隙等效長(zhǎng)度。,-A一，nipI 1/6HiJk2I 5 69 K) 11 1?o i roE<|0 1ME<*0090400£006

12、0oeoaoo»o»ot» 0 12W 0 121744 0 1XP7C i-wae e rwr I V74E 0VC1X iOOTW -QCC99Q oaiom 皿Ml omw OOXEI2 OOIHKlu<mOOCMBd qares 4)£QCD4OCn-W? ooir® 0019104 00f«46i漏c tri； oiteoB oit«e»4 Oig OIE2 oiii4e 01KDI6 Qgm2Sg6OO&JOi <0B6OOMB4I«OD 切 6 V 1沖0 !2!?2 0

13、12P12 0 I3XB . 11畋Bimoi C117WlOOEOl iO«EOi 10U5EO1 10C2B-C1 ! (EBBEOI , , 9««E<0 KTOECO ”HBE<0lfi13E£«01 101)9(41 92X31 !OOB7F<1 !a>SE«01 .m芟a 991WX 9«TXXK 9X56( KJ： 90X«OO要分析電感，Matrix,激勵(lì)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(chǎng), 法二的求解器可以是瞬時(shí)場(chǎng)。先根據(jù)Rmxprt生成Maxwell

14、2D模型，（先不用打散.然后打開左側(cè)sheet-copper. H11；11有很 多的繞組，全部選中，右擊-“edit”- 'Boolean”separate bodies”,把線倦I都分開，要不一個(gè)線圈代表者4個(gè)，但是大家的方向都不一樣。然后，根據(jù)Rmxprt里的繞線，分別給每一個(gè)線 圈設(shè)定出線的方向和激勵(lì)電流的大小。然后，左面的"excitation”里就會(huì)有許多電流，合成 ABC三相。）右擊標(biāo)題（Maxwell 2D）solution type"MMagnetostatic）靜電場(chǎng)）"udesign setting""Matrix

15、 computa tion"_" Apparent".然后，分別在四分之一模型中，右擊左側(cè)*copper"中的繞組*assign excitation*'"current 給各個(gè)繞組加電流和方向。右擊左側(cè)"copper”中的繞組“assign excitation”set Magnetization Computation " jHij勾。右擊左側(cè)"parameters""Assign""Matrix",然后雙擊下面的Matrix的小藍(lán)色方框一一“setup

16、”,把正方向的線圈畫勾，如果有回路，則在后面選擇相應(yīng)的回路端。一一“Post Processing",按住Ctrl,把相應(yīng)的4個(gè)B相都選中，“Group”，把右面的組名字改成PHB 就好了。其他兩相照做，但是A會(huì)少一個(gè)。.右擊 “analysis"*set up" "analize" 右擊 "results"44solution data" 一就會(huì)出現(xiàn)各種電感，把“postprocess”畫上勾，就是相應(yīng)的三相等效電感短陣。H Uvtiw me 1 .匚5少"5 佗贏亓KUFS，25,湖頑液成好噲male

17、 | Ccofwe 1 ForetVaW.x |feib|dJHMAaisUs硼35Cia4. |8162ClC2C31 C4OOCCXM400171S.二.»00379240M172HOOU25：QOGCC01142524>0C43»2OJXg,0J»2Gm皿ZID10IQ-aa)l22<-<00010134:' JX-4871 001X0uOOC26WOOC37W00012184C773M0638祉伽OOOMW(MWBl0001E3 00 BID00063881OOC2M92o皿gcxnscs0»11»cmw<

18、;1007630cccr»i»鴕OCDUE<7736-005OOC2949：C0C62»400053796<X2850D1J5W-0001MccoawB)00015)-34CPU-0Moocaatiu00063MOOOW7XC.OCQtt%碩皿<1001X1B44)OM2W©on mscxmnOOUtMSCO047MC0CU2SD01 )070001)72CC0IM2101OOW5J750CDPWo蜘街40011 攻355-W5C 0012225OS務(wù)OOttMH» 00120(8C2<100122(6<10010

19、102<502027000*056«40C13 口D001X>7e.sGsas0M41540M«64XC303012341Q3310D4COOB6 乂XX3Z300136GOCIXT00001372C.OCSMU00CS54XOOCM2D504oy0M1XW301g90056俄vwsnvooar«O»1S»QOOg0tt2W"胃：, J, I -Mas.x-7-3 一c新祈 -S逮C£O0.8164966-0.0207650.0243920.058033-0.707110.408250.02362181090 0

20、-0.0243920.7071070.408250.0576680.02362-0.0207714.15972359calculation(final)0.002819490.08056283314.507318280.08254050.002819491649660-0.408248-0.70711-0.4082480.707107J Solutions: assm l - Maxl2DDG$ignl| n I 回 I S3Sruldfion： |$做91三小doG v|Ogggn naacnz-x d-Wie-15 I3-25 K37E21135332 N-26* PS-f二 VTref)

21、l« Convtir « Forc» | Toruvfl“h St atisti esP«r<r三 TgI Eu：S。E,c<t SoWm.°a»2. I Iraducftance Urilx:| i*H£ 平crlGtcuL. PcMPigfdPHA | PHB | PK3HA 0 058033 -0.024392 -0 020765?HB -00243S2 0.06D181 -0 023616?HC -0020765 -0023G16 OO576G8Close電機(jī)參數(shù)（Rmxprt參數(shù)）:額定電壓:220V;

22、額定轉(zhuǎn)速:1500rpm；溫度：25C；定轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度：0.065mD-Axis reactive inductance LadD軸電樞反應(yīng)電感12.1607mHQ-Axis reactive inductance LaqQ軸電樞反應(yīng)電感12.1607mHD-Axis inductance Ll+LadD軸同步電感14.9382mHQ-Axis inductance Ll+LaqQ軸同步電感14.9382mHarmature leakage inductance LI電樞繞組漏電感2.7725mH第二次測(cè)量:LuLvLwcalculation(single)Lu0.060164-0.023760.02283LdLqleLv-0.0237590.061091-0.024410.0832560.00077595915ALw-0.022827-0.024410.0602670.0007759590.08509CTcalculation(final)0.