参数化扫描的有问题,但是趋势应该差不多《永磁电机》永磁同步电机分为表面式和内置式。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率,对于表面式,直轴磁阻和交轴磁阻相等,因此交直轴电感相等,即Ld=Lq,表现出隐极性质。
对于内置式,直轴磁阻大于交轴磁阻(交轴通过路径的磁导率大于直轴),因此Ld<Lq,表现出凸极电机的性质。
磁动势、磁阻:磁场强度H沿一路经的积分等于该路径上的磁压,用符号U表示,单位为A。
磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包围的电流数,即F=∮HHHH =∑H HHH=1,称为安培环路定律。
由于磁场为电流所激发,上式中回路所环绕的电流称为磁动势,用F表示(A)。
在电机设计中,为简化计算,通常把电机的各部分磁场简化为相应磁路。
磁路的划分原则是:①每段磁路为同一材料;②磁路的截面积大体相同;③流过该磁路各截面的磁通相同。
电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙,磁动势源为永磁体或通电线圈。
图3-1为一圆柱形的磁路,其截面积为A,长度为L,假设磁通都通过该圆柱体的所有截面且在其截面上均匀分布,则该段磁路上的磁通和磁压分别为{Φ=BAU=HL,与电路中电流和电压的关系类比,定义H H=HΦ,为该段磁路的磁阻,上式称为磁路的欧姆定律。
磁阻用磁路的特性和有关尺寸为H H=HHH(L是长度,μ是磁导率),与电阻的表达式在形式上类似。
磁阻的倒数为磁导,用?表示,Λ=HHH。
众所周知,若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应,则气隙磁压降为H H=H H H=H HH0H=HH0ΦHH H,式中,Ф为每极磁通;δ为气隙长度;τ为极距;La为铁心长度。
调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。
由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率,对于表面式,直轴磁阻与交轴磁阻相等,因此交直轴电感相等,即Ld=Lq,表现出隐极性质。
而对其他结构,直轴磁阻大于交轴磁阻,因此Ld<Lq,表现出凸极电机性质。
我认为对于表面式,因为永磁铁的磁导率等于空气的磁导率,所以,就相当于,在转子的外层都是空气,这样磁动势的距离一样,所以磁阻一样。
而对于内置型,交轴的计算路径都是铁心和转子外部的空气。
而直轴会在转子中通过电磁铁,所以经相当于贴心中间有一部分的空气,这样整体的磁导率就下降了。
所以Lm分母变大,磁阻就变大了。
H H=H HH H =3H8H0H H2HHH H HH2H H=3πH H28H2∗H0H HH H HH H=3πH H28H2∗H0HH H=3πH H28H2∗1H H(隐极电机);所以磁阻和交直轴电感成反比。
电感的计算《ansoft+maxwell+电感计算》电感有三种定义:初始电感、视在电感和增量电感。
1、初始电感是指励磁电流很小时,工作在B-H曲线的线性区,一般用于小信号分析。
2、视在电感是针对线型磁性材料而言的。
3、增量电感是指励磁电流比较大时,工作在B-H曲线的饱和区,一般用于大功率电源。
电感计算的方法:1、矩阵法在Parameter中设置电感Matrix。
计算完了之后,在solution的Matrix中可以看到结果。
这种方法也适用于多线圈的自感,互感计算,但前提是B-H是线性的或者工作在初始的线性区,而在饱和区时就不对了。
2、增量电感也就是我们常说的饱和电感或者叫动态电感,需要用导数计算dphi/di,Ansoft的导数是这样表示的derive(phi)/derive(i)。
这样的计算结果覆盖整个B-H曲线,包括饱和区。
还可以做参数化扫描,得到电感随电流变化的曲线(饱和电流曲线)。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------《Maxwell_PM_Motor_Ld_Lq》《永磁电机交直轴电感LqLd仿真计算ANSOFT实例详解》对Ansys计算永磁同步电机交直轴电感进行实例仿真。
1、用Ansys的Parameters/Matrix模块进行三相电感的计算。
对id、N、Pb、iq、ie、Thet进行参数设置,全局变量。
将转子D轴和定子A相轴线对齐,这样θ=0.H H=√3H H sin H;H H=√3H H cos H;(H H−H H)(√3H H)2sin2H;H=H H+H H=H H H H(√3H H)cos H+H H2[H HH H H H ]=C [H HH H ];C =√23[cos H sin H cos (H −23H )sin (H −23H )cos (H +23H )sin (H +23H )]; iu = sqrt(2/3)*id*N/PB;iv = sqrt(2/3)*(-id/2-sqrt(3)/2*iq)*N/PB;iw= sqrt(2/3*(-id/2+sqrt(3)/2*iq)*N/PB;将abc 三相电流写成id 、iq 的函数,直接写入激励源中,并且将N 匝也加入到电流激励中,直接出正确的结果。
在Matrix 里设置入电流端和相应的返回端。
并将ABC 三相电流归组。
参考《Ansoft12在工程电磁场中的应用》P111。
N: 单层线圈匝数;P B : 线圈并联支路数;I 是磁动势;λ是磁链;Ie 相电流有效值;β是电流值超前交轴角度。
2、 用Excel 或Matlab 将三相电感进行D-Q 变换。
,H HHH =[H HH H HH H HH H HH H HH H HH H HH H HH H HH];[H H H H H H ]=[H HH H HH H HH H HH H HH H HH H HH H HH H HH ]∗[H H H H H H ];[H H H H ]=H H ∗[H HH H H H ];[H HH H ]=H H ∗H HHH ∗[H H H H H H]; [H H H H ]=H H ∗H HHH ∗C ∗[H HH H ](单匝磁动势);①当在Matrix 中设置成多匝和多支路(实际值)时,LdLq 不乘以极对数之类的,直接算出来的矩阵乘以两个C 就行。
②当在Matrix 中设置成单匝和单支路时,LdLq 还要乘以极对数之类的。
计算的结果是1匝,三相并联支路数为1,默认定转子铁心铁长为1米时的三相电感值,在步骤3时折算到实际值。
[H H H HHH HH H H ]=H H ∗H HHH ∗C ∗(H H H)2∗a ∗ι; a 是对称数,对四分之一模型而言,就是4;ι是定转子长度。
λ是磁链。
H H =12√32H H HHH H H HH H H1;H H =H H H H=3H 8H 0H H 2H HH H HH 2H H; 表面式结构,交直轴励磁电感相等,用Lm 表示;rg 为电机气隙平均半径;lef 为电机铁芯有效长度;lg 为气隙等效长度。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------要分析电感,Matrix ,激励源必须是电流源,不能是电压源。
法一的求解器必须是静电场,法二的求解器可以是瞬时场。
先根据Rmxprt生成Maxwell 2D模型,(先不用打散,然后打开左侧sheet-copper,里面有很多的绕组,全部选中,右击-"edit"--"Boolean"--"separate bodies",把线圈都分开,要不一个线圈代表者4个,但是大家的方向都不一样。
然后,根据Rmxprt里的绕线,分别给每一个线圈设定出线的方向和激励电流的大小。
然后,左面的“excitation”里就会有许多电流,合成ABC三相。
)右击标题(Maxwell 2D)——“solution type”——“Magnetostatic(静电场)”——“design setting”_"Matrix computation"_"Apparent";.然后,分别在四分之一模型中,右击左侧“copper”中的绕组——“assign excitation”——“current”,给各个绕组加电流和方向。
右击左侧“copper”中的绕组——“assign excitation”——“set Magnetization Computation”,画勾。
右击左侧“parameters”——“Assign”——“Matrix”,然后双击下面的Matrix的小蓝色方框——“set up”,把正方向的线圈画勾,如果有回路,则在后面选择相应的回路端。
——“Post Processing”,按住ctrl,把相应的4个B相都选中,——“Group”,把右面的组名字改成PHB就好了。
其他两相照做,但是A会少一个。
.右击“analysis”——“set up”——“analize”._右击“results”——“solution data”——就会出现各种电感,把“postprocess”画上勾,就是相应的三相等效电感矩阵。
电机参数(Rmxprt参数):额定电压:220V;额定转速:1500rpm;温度:25℃;定转子长度:0.065m;D-Axis reactive inductance Lad D轴电枢反应电感Q-Axis reactive inductance Laq Q轴电枢反应电感D-Axis inductance L1+Lad D轴同步电感Q-Axis inductance L1+Laq Q轴同步电感12.1607mH12.1607mH14.9382mH14.9382mH2.7725mH第二次测量:Lu Lv Lw calculation(single)Lu 0.060164 -0.02376 -0.02283 Ld Lq IeLv -0.023759 0.061091 -0.02441 0.083256 0.000775959 15ALw -0.022827 -0.02441 0.060267 0.000775959 0.08509CT calculation(final)0.8164966 -0.40825 -0.40825 14.63307456 14.95541840 -0.70711 0.707107第一次参数化:ie=saw=1~100.结果如图,红线Ld 。