最新Ansoft永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告

1、第1章引言第2章RMxprt在永磁同步電機(jī)中的電機(jī)性能分析2.1 Stator項(xiàng)設(shè)置過程2.2 Rotor項(xiàng)設(shè)置過程2.3 Li ne Start-Perma nent Mag net Synchron ous Machi ne 的電機(jī)仿真2.4計(jì)算和結(jié)果的查看第3章靜態(tài)磁場分析3.1電機(jī)模型和網(wǎng)格剖分圖3.2磁力線分布圖3.3磁密曲線3.3.1氣隙磁密分布3.3.2定子齒、軛部磁密大小3.3.3轉(zhuǎn)子齒磁密大小第4章瞬態(tài)場分析4.1額定穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能4.1.1 電流與轉(zhuǎn)矩大小4.1.2 各部分磁密4.2額定負(fù)載啟動4.2.1 轉(zhuǎn)矩-時間曲線4.2.2 電流-時間曲線4.2.3 轉(zhuǎn)速-時間曲線轉(zhuǎn)矩

2、-轉(zhuǎn)速曲線0第1章引言Ansoft Maxwell作為世界著名的商用低頻電磁場有限元軟件之一，在各個工 程電磁場領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。它基于麥克斯韋微分方程，采用有限元離散 形式，將工程中的電磁場計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼?。該軟件包括二維求解器、 三維求解器和RMxprt旋轉(zhuǎn)電動機(jī)分析專家系統(tǒng)這3個主要模塊，不僅可以進(jìn)行 靜磁場、靜電場、交直流傳導(dǎo)電場、瞬態(tài)電場、渦流場、瞬態(tài)磁場等不同的基本電磁場的特性分析，還可以通過 RMxprt電動機(jī)模塊仿真多種電動機(jī)模型，為 實(shí)際電動機(jī)設(shè)計(jì)提供幫助。利用 An soft軟件進(jìn)行仿真可以幫助我們了解電動機(jī) 的結(jié)構(gòu)特性。本文是一臺4極、36槽繞組永磁同步電動

3、機(jī)，利用 RMxprt模塊進(jìn)行電機(jī)的 建模、仿真以及導(dǎo)入到 Maxwell2D的有限元模塊的方法，然后再對 Maxwell2D 中的永磁體模型進(jìn)行修正，最后對該電機(jī)在靜態(tài)磁場和瞬態(tài)磁場的情況下進(jìn)行分 析。第2章RMxprt在永磁同步電機(jī)中的電機(jī)性能分析設(shè)計(jì)一臺電機(jī)時，必須確定許多尺寸，但其中起主要與決定作用的是電機(jī)的主要尺寸。電機(jī)的主要尺寸是指電樞鐵芯的直徑和長度。對于直流電機(jī)，電樞直徑是指轉(zhuǎn)子外徑；對一般結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)，貝U是指定子內(nèi)徑。主要尺寸確定以后，其他尺寸也就可以大體確定。電機(jī)的重量、價格、工作特性和運(yùn)行可靠性等也都是和主要尺寸以及它們的比值有密切的關(guān)系。所以確定主要尺寸是

4、電機(jī)設(shè)計(jì)的第一步。額定功率1500W額定電壓380V,相數(shù)和相間連接方式是3相4極丫連接, 額定頻率50HZ額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。2.1 Stator 項(xiàng)設(shè)置過程定子各個尺寸和參數(shù)的確定：使用的材料是硅鋼片D23_50.St 0.1 orIfantYalueUnitV.DegeriptiaiiEc ad.-Onl JrDi150lrwwQuttr di.rInner Di -amieter93HFlInn.er di anetfer of.廠110nnllQmtb Chf th* 51 島廠S 1-b.ckin; Fa.ctor0.95factor t>.rTypeB2

5、3 50|typ» of.廠H'jnber o£ Slots36Humberslts. g .rTypeE1Slotthe .rSkew Width00Skew witL me-asur.r|定子槽的確定:SlotLVilu«師tA'iic> tiesicnr7.rK和0.7¥05m:fslD.5mn(1.5mE<211.6fWiIzO£.5mn2.5*c3sJ4.run疏B汕亠A-4- HsOHslH.s2卜時riIL繞組的確定:WindiitE Winding La.1Htjinbir of f indin.bi

6、nding Typelhole-CoileJStatar winding tyjeFurdld S.1N'jnbtr o£,Coiidiic tdrs. . 49Hijjnber of condiict.Numbtr of .I1Kunber 肚 Etrands.Wire Trij)0rrmDouKl電sidw wire ,，Ware SizeDiane ter： lrimWire size, 0 for s.¥訂企Unit Ivaluatsd V. Dsscriplian定子繞組排列圖:PhaseTurnsIn SlotOut SlotCoil 1A49210Co

7、il 2A49311Coil 3C49513Coil 4-C49G14Coil 5E49g16Coil 6E49317Coil 7A491219Coil 3C491522Coil 9-B491S2S定子沖片圖:BsaJ-only廠廠廠廠F廠廠2.2 Rotor項(xiàng)設(shè)置過程轉(zhuǎn)子各個尺寸和參數(shù)的設(shè)置:NameUnitEvilmtd V.DescriptmiiRadonlyDITO. 70123.08Rib1 25Magnet TypeMSWT42SH-SMagnit lidth 44.3Magnet Thi. . . 3Tmnmmmmmm70 Turn23. OSmm1.25mm44. 3ffimm

8、n 3, Tmn編輯鋁材時需要賦23041475S/m的電阻率Limited DiameterMagjiet duct dimen.Width tf th* ribMagnet typeM屛s thi cknss. 廠廠廠廠廠廠R«ai-&nlyJJamper Slo.10Munber of dsmper ，-.Slot Typ電31Damp電ftyp色Cst BoivrFRotor sq,uirriel_cft!.Bar Conduc.aluminiimConductorE type o.HuntUnitEvtlutitd V.廠廠廠廠Ehd LtnfU0mmOrwSin(

9、ltBsidt «nd «.End Ring W.10mm10nmAxial width of en.Bad Ri dc K.IBIBnmRadial hti(hi of . u.End Ring CalwibinumConductors type o.廠廠廠廠轉(zhuǎn)子槽尺寸的確定:Slot丄 BsO * 4 jL Hsf)恤山嚴(yán)l .廠«1osu= HslHs21； R；一INw>«rdu«UnitV.KsOR0KsOlnOnroKslJ.52恥0.52hHs28.68Rl»8 6SonSsO1Rl*Im3S14.2R4.2n&#

10、171;iBs22.=m2.9 mm魅JfillOnn2.3 Li ne Start-Perma nent Magnet Synchronous電機(jī)仿真參數(shù)的設(shè)置是至關(guān)重要的，這意味著將要計(jì)算前面輸入的電機(jī)模型在該狀態(tài) 下的工況，一般是將額定工作狀態(tài)設(shè)定為分析對象仿真參數(shù)詳細(xì)設(shè)置仇n甘心|LSSMRead-onlySatuplEnMedFOperfition .,MotorMotor or generatoirLoad Tjfp 皂Const PowerMechanical load typeRtled Outp.1500tI50HRtledl m電dK血itAl .Vclttgi380V3&

11、amp;QVApplMd er 嘰LtputRated! Speed1500rpm1500rpmGiven f軌tfid speedOperating .75cel75 celOpera ting tempera.NaneUnit Evaluated V. lescriptionF廠PF廠廠廠廠2.4計(jì)算和結(jié)果的查看FerEormiancie | Desi gn Sheet | Cwrves |Data:NameValueUnitsDescription1Stator-Teeth Flux Density1 30383tesla2Statorfoke Flux Density1 53863te

12、sla3Rotor-Teeth Flm Density1 49943tesla4Rotor-Yoke Fkw Density1 18364tesla5Air-Gap FIuk Density0.53671 3tesla6Magnet Flux Density1 13803tesla7Stator-T eeth Ampere Turns12.29S9A.T.a.Statorfoke Ampere T urns77.7038A.T.9Rotor-T eeth Ampere T urns14.8247A.T.ioRotorYoke Ampere T urns5.69894A.T.itAir-Gap

13、Ampeie Turns277.741A.T.12Magnet Ampere Turns-3B0.E54A.T.13Leakage-Fhx Factor1.3110514Stator Yoke Correction Factor0.505406Correction factor foir stator yoke magnetic circuit length15Rotor Yoke Correction Factor0.505408Correction factor foir rotor poke magnetic ciircuit length16No-Load Line Current0.

14、0755772A17No-Load Input Power48.S409W第3章靜態(tài)磁場分析靜態(tài)磁場是指所有的磁場量均不隨時間改變而改變，本章在結(jié)合靜磁場理論 的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Ansoft12求解器中的靜磁場(Magnetostatic )對永磁同步電動 機(jī)進(jìn)行分析，得出Maxwell2D靜磁場中的求解模型、網(wǎng)格剖分、磁密大小等。3.1電機(jī)模型和網(wǎng)格剖分圖電動機(jī)求解模型:在這里我們只對該電機(jī)的1/4模型進(jìn)行分析，永磁體采用的是嵌入式的，轉(zhuǎn) 子槽是鑄鋁的，通過端環(huán)進(jìn)行連接，并假設(shè)邊界無漏磁現(xiàn)象。網(wǎng)格剖分圖：3060 (mm)在保證求解進(jìn)度的要求下，進(jìn)行三角形網(wǎng)格剖分。采用不同的剖分尺寸對該 電機(jī)的

15、轉(zhuǎn)子槽、定子繞組、氣隙進(jìn)行剖分，氣隙的剖分相較于其他的來說，要更 加的細(xì)化。3.2磁力線分布圖磁力線分布圖如下圖所示:z.aiiTe-Eez1.7曲舞礙 1期鈿-豳 i IHWe-flBZ fl .6214-52.a7HBe-Be3 1.56464-067-5.7M76<-iM3-1 lH®eH00E -1恤快占2-Z.ailTe-BBZ03QiWCmmBiEtasla1.再加V3t560 imm磁通密度矢量圖:2. &K5Ee+etW Z.Z. Z755?+ Z. 11E9S+ew L d訃噸 1- 75T9?+4MSJ1. EZE勺打沁I 1.迫1.腳油磁 i.9.

16、 75Z1C-W1 B. iZE7e-®l 旺sol 啊-een 岳 BTH5e-00i '潮比峠珈1- 5Z5*-?-TO3i.磁通密度云圖分布:3.3磁密曲線在計(jì)算模型里，對于特殊部位，可以事先繪制一條考察路徑，然后再計(jì)算該 路徑上的場量，并且對這些場量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算。3.3.1氣隙磁密分布3.3.2定子齒、軛部磁密大小3.3.3轉(zhuǎn)子齒磁密大小第4章瞬態(tài)場分析當(dāng)求解問題各量隨時間變化，需要瞬態(tài)場求解器，分析步驟和方法與靜態(tài)場 很相似，但是由于瞬態(tài)問題分析的時變性， 使得它的分析方法在求解設(shè)置、 加載 方法等方面都有自己的特點(diǎn)。4.1額定穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能4.1.1電流與轉(zhuǎn)矩大小W

17、inding Current00S5 0Q50J075 OT125Tinw |m$Curve InM25 W IAns-oft LLC 盯刷埜O.M OurrenUPhasicC) Sekjpi TransientOurrBn1(PM5«ASslupT . Tiamsient Durren1(PhiS£H|i5*KJp1 TrtfiilsfltM3x$ll2DD£9ign4-12 W T-25.00200NamtXYml91.BQOO21110?m2101 oooo29 46D.D0 TorqueMaxwellZDDesigM 為In 汨«g(TUX簡i

18、nMffvingl.TorquBSelufil : TrBn5ien421.8?0fl聊 D2B412 13654P0020.00 -20.00-40.00 I 1111 I25.005QM| i I i i | i i i i | r75.00100.00125.00Time fmsli | i i i i | i i i I150.00175.00200.004.1.2各部分磁密2.的別呂也002. 7191&+0007. 236-0015. H>2£le-rai1. 473+0001. 2661Ef003. 617415-0011. 0097E-0011. BW8«-0073060 (min)1. 60876+0001. 6279b*0002.5322e+00D