maxwell軟件--調(diào)速永磁同步電機(jī)(共22頁)

1、13調(diào)速永磁同步電機(jī)在用戶已經(jīng)掌握RMxprt基本使用的前提下，我們將一些過程簡化，以便介紹一些更高級的使用。有關(guān)RMxprt的詳細(xì)介紹請參考第一部分的章節(jié)。13.1基本原理調(diào)速永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)輸入電壓的頻率來控制的。與標(biāo)準(zhǔn)的直流無刷電機(jī)不同，這種電機(jī)不需要位置傳感器。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上安裝永磁體（有內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子之分），定子上嵌有多相電樞繞組，其極數(shù)與轉(zhuǎn)子相同。永磁同步電機(jī)既可用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，定子多相繞組可由正弦交流電源供電或由直流電源經(jīng)DC/AC變換來供電。當(dāng)電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，定子多相繞組為負(fù)載提供交流電源。 13.1.1 定子繞組

2、正弦交流電源供電永磁同步電機(jī)分析方法與三相凸極同步電機(jī)相同，電機(jī)既可工作在發(fā)電狀態(tài)也可工作在電動(dòng)狀態(tài)，通常采用頻域矢量圖來分析電機(jī)的特性。電機(jī)發(fā)電狀態(tài)矢量圖如圖13.1a，電機(jī)電動(dòng)狀態(tài)矢量圖如圖13.1b。 發(fā)電機(jī)b. 電動(dòng)機(jī)圖13.1 同步電機(jī)相量圖圖13.1中，R1、Xd、Xq分別為定子電樞的電阻、d軸同步電抗和q軸同步電抗。 (13.1) 上式中，X1為電樞繞組漏電抗，Xad和Xaq分別為d軸電樞反應(yīng)電抗和q軸電樞反應(yīng)電抗。 以輸入電壓U為參考矢量， I滯后U的角度為， 稱為功率因數(shù)角， 則電流矢量為： (13.2) 令I(lǐng)滯后E0的角度為。則可得d軸和q軸的電流為： (13.3) 所以：

3、 (13.4) 13.1.1.1 發(fā)電機(jī)模型在圖13.1a，OM所代表的矢量可表示為： (13.5) OM所代表的矢量可用來確定E0的位置。令U滯后E0的角度為，對于發(fā)電機(jī)稱為功角，則角度為 (13.6) 對于給定的功角，我們有； (13.7) 求得Id和Iq為： (17.8) 功率角： (13.9) 輸出電功率： (13.10) 輸入機(jī)械功率： (13.11) 式中Pfw、PCua、PFe分別為風(fēng)摩損耗、電樞銅損和鐵心損耗輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩： (13.12) w為同步角速度rad/s 13.1.1.2 電動(dòng)機(jī)模型在圖13.1， OM所代表的矢量可表示為： (13.5) OM所代表的矢量可用來確定E

4、0的位置。令E0滯后U的角度為，對于電動(dòng)機(jī)稱為轉(zhuǎn)矩角，則角度為 (13.6) 對于給定的轉(zhuǎn)矩角， 我們有； (13.7) 求得Id和Iq為： (13.8) 功率因數(shù)角： (13.9) 輸入電功率： (13.10) 輸出機(jī)械功率： (13.11) 式中Pfw、PCua、PFe分別為風(fēng)摩損耗、電樞銅損和鐵心損耗輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩： (13.12) w為同步角速度rad/s 電機(jī)效率： (13.13) 13.1.2 定子繞組由DC/AC逆變器供電這種情況下，調(diào)速永磁同步電機(jī)工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，其分析方法與直流無刷電動(dòng)機(jī)相似。為了在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，定子多相繞組被聯(lián)結(jié)在DC/AC逆變器上。調(diào)速永磁同步電機(jī)與

5、直流無刷電動(dòng)機(jī)的主要區(qū)別如下：在無刷永磁直流電動(dòng)機(jī)中， 觸發(fā)時(shí)間完全由轉(zhuǎn)子位置決定，但是在永磁同步電機(jī)中，觸發(fā)時(shí)間完全與轉(zhuǎn)子位置無關(guān)。對于無刷永磁直流電動(dòng)機(jī)，如果機(jī)械負(fù)載增加，則轉(zhuǎn)速和感應(yīng)電壓下降，引起電樞電流和轉(zhuǎn)矩的增加以平衡增加的機(jī)械負(fù)載。然而，對于調(diào)速永磁同步電機(jī)， 如果機(jī)械負(fù)載增加， 則轉(zhuǎn)速短時(shí)下降，這將引起轉(zhuǎn)矩角(等同與無刷永磁直流電動(dòng)機(jī)中的觸發(fā)導(dǎo)通角)增加，從而使轉(zhuǎn)矩增加來保持轉(zhuǎn)速不變。因此，無刷永磁直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨輸入電壓和機(jī)械負(fù)載變化，而永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速則不是這樣。調(diào)速永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過改變控制信號的頻率來實(shí)現(xiàn)，這就是我們稱其為調(diào)速永磁同步電機(jī)的原因。采用時(shí)域數(shù)學(xué)模

6、型來分析電機(jī)的特性。派克電壓方程如下： (13.14) 其中R1電樞繞組電阻，Ld,、Lq和L0分別是d軸，q軸和0軸電感，e是電角速度，其單位為rad/s ，微分算子是 (13.15)端電壓、感應(yīng)電勢、電樞繞組電流的坐標(biāo)變換方程如下： (13.16) 兩相，三相和四相的變換矩陣C2，C3和C4分別為 (13.17a) (13.17b) (13.17c) 其中： (13.18) 輸入電功率功率： (13.10) 輸出機(jī)械功率： (13.11) 式中Pfw、PCua、PFe和Pt分別為風(fēng)摩損耗、電樞銅損、鐵心損耗和開關(guān)損耗。輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩和效率可由公式(13.12)和(13.13)計(jì)算得到。 13

7、.2 主要特點(diǎn)13.2.1 對同步電動(dòng)機(jī)和同步發(fā)電機(jī)均適用永磁同步電動(dòng)機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，但相量關(guān)系和計(jì)算方法有些差別，輸出性能數(shù)據(jù)也有所不同，這些將在設(shè)計(jì)中詳細(xì)說明。 13.2.2 適用于內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的永久磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子上，內(nèi)轉(zhuǎn)子為常見結(jié)構(gòu)。當(dāng)用于車輛驅(qū)動(dòng)時(shí)，則多為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。RMxprt 能適用于這兩類轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)。13.2.3 五種常用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)適用于五種常用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。 13.2.4 適用于六種繞組連接和開關(guān)電路的組合永磁同步電機(jī)的定子為多相繞組，最常用的是兩相、三相和四相。繞組聯(lián)結(jié)有 Y、X、等多種方式。 開關(guān)電路一般為橋式或星形。RM

8、xprt 可對六種最常用的繞組和開關(guān)電路組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。 13.2.5 適用于常見的三種外接電源對于永磁同步電動(dòng)機(jī)常用的三種開關(guān)電源類型（DC、PWM、Sine Wave）， RMxprt 都予以支持。 13.2.6線圈和繞組的排布優(yōu)化設(shè)計(jì)當(dāng)設(shè)計(jì)者采用全極式單層繞組時(shí)，RMxprt將自動(dòng)對繞組按鏈?zhǔn)交蚪徊媸竭M(jìn)行排布，以減少繞組端部長度13.2.7支持任何單、雙層繞組設(shè)計(jì)的繞組編輯器對于具有交流多相繞組的電機(jī)，除常用的鏈?zhǔn)?、疊式、同心式和交叉式單、雙層繞組外，RMxprt 提供一種非常靈活的繞組編輯器，使用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計(jì)出各種特殊繞組。如單雙層混合式繞組、大小相帶變極多速繞組、三相正弦

9、繞組等。在繞組編輯器中，通過改變每個(gè)線圈的相屬、 匝數(shù)、 入邊槽號和出邊槽號，可排布出任意所需的單、雙層繞組分布形式。13.2.8 分析氣隙磁場分布對于均勻氣隙和非均勻氣隙（磁極偏心），都能通過許克變換求解氣隙磁場的分布。13.3 設(shè)計(jì)調(diào)速永磁同步電機(jī)這一節(jié), 我們將演示永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)的一般流程。點(diǎn)擊StartProgramsAnsoftMaxwell 12Maxwell 12從桌面進(jìn)入Maxwell界面。從RMxprt主菜單條中點(diǎn)擊 FileNew 新建一個(gè)空白的Maxwell工程文件Project1。從RMxprt主菜單欄中點(diǎn)擊ProjectInsert RMxprt Design。在S

10、elect Machine Type 會(huì)話框中選擇Adjust-Speed Synchronous Machine，然后點(diǎn)擊OK返回RMxprt主窗口。這樣就添加一個(gè)新的RMxprt設(shè)計(jì)。從RMxprt菜單欄中點(diǎn)擊FileSave。如果想把項(xiàng)目另存為PMSG_4p50Hz550W.mxwl ，可從下拉菜單選擇Save As然后點(diǎn)擊Save返回 RMxprt 主窗口。(參見3.2.6設(shè)置默認(rèn)的項(xiàng)目路徑)分析這個(gè)算例，需要做以下幾項(xiàng)設(shè)置：1. 設(shè)置模型單位(參考章節(jié)2.3.2.7設(shè)置模型單位)：2. 配置 RMxprt 材料庫 (參考章節(jié)3.4.1配置材料庫)：3. 編輯線規(guī)庫 (參考章節(jié)3.3.

11、2 到3.3.6)： 當(dāng)選擇Adjust-Speed Synchronous Machine做為電機(jī)模型時(shí)，必須輸入如下幾項(xiàng)： 1. General data. （基本性能數(shù)據(jù)）2. Stator data. （定子數(shù)據(jù)）3. Rotor data. （轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)）4. Solution data. （解算數(shù)據(jù)）13.3.1 主要性能數(shù)據(jù)在項(xiàng)目樹中雙擊Machine圖標(biāo)，顯示Properties對話框，如圖13.2。圖13.2主要性能數(shù)據(jù)1. Machine Type：調(diào)速永磁同步電機(jī).2. Number of Poles：極數(shù)3. Rotor Position：轉(zhuǎn)子位置。有兩個(gè)選項(xiàng)：Inner

12、 Rotor 和Outer Rotor. 4. Frictional Loss：參考轉(zhuǎn)速下的摩擦損耗5. Wind Loss：參考轉(zhuǎn)速下的風(fēng)阻損耗6. Reference Speed：參考轉(zhuǎn)速7. Control Type：控制方式(參考7.6指定電路類型)。有三個(gè)選項(xiàng)： 1) DC：直流電源 2) PWM：脈寬調(diào)制電源. 3) AC：正弦波電源. 對于DC和PWM控制方式，需要在MachineCircuit設(shè)計(jì)電路數(shù)據(jù)。. 8. Circuit Type： 驅(qū)動(dòng)電路形式(參考7.6 指定電路形式)， 三相Y接六狀態(tài)電路為默認(rèn)電路形式。 1)點(diǎn)擊 Circuit Type 顯示Circuit

13、Type會(huì)話框。 2)六個(gè)可選中選擇電路型式： a. Y3： Y-connected， three-phase 三相Y接b. L3： Loop-type， three-phase. 三相環(huán)式c. S3： Star-type， three-phase. 三相星式d. C2： Cross-type， two-phase. 兩相交叉式e. L4： Loop-type， four-phase. 四相環(huán)式f. S4： Star-type， four-phase. 四相星式3) 點(diǎn)擊Circuit Type關(guān)閉Circuit Type會(huì)話框.點(diǎn)擊OK關(guān)閉Properties對話框。13.3.2 電路設(shè)計(jì)在

14、項(xiàng)目樹下雙擊MachineCircuit，可顯示Properties會(huì)話框來指定電路參數(shù)，然后點(diǎn)擊OK來關(guān)閉彈出的會(huì)話框。13.3.2.1 直流電路設(shè)計(jì) 對于DC控制方式，Circuit列表如圖13.3所示。1. Trigger Pulse Width：觸發(fā)脈沖寬度（電角度）； 2. Transistor Drop：開關(guān)管壓降3. Diode Drop：二極管壓降。如果選擇Circuit Type為(S3或S4)，則該項(xiàng)為續(xù)流二極管總壓降圖13.3 直流電路數(shù)據(jù)13.3.2.2 PWM電路設(shè)計(jì)對于PWM控制方式，Circuit 列表如圖13.4所示。 1. Transistor Drop：三極

15、管壓降2. Diode Drop：二極管壓降3. Modulation Index：正弦波與三角載波的幅值比 4. Carrier Frequency Times：三角載波與正弦波的頻率比圖13.4 PWM電路數(shù)據(jù)13.3.3定子設(shè)計(jì)在項(xiàng)目樹下雙擊圖標(biāo)MachineStator顯示Properties會(huì)話框. 在Stator列表中，如圖13.5，所示設(shè)計(jì)定子鐵心。圖 13.5定子鐵心數(shù)據(jù)1. Outer Diameter：定子外徑。 2. Inner Diameter：定子內(nèi)徑。3. Length：定子鐵心的軸向長度。 4. Stacking Factor：定子的迭壓系數(shù) 5. Steel T

16、ype：定子鐵心材料類型（參考7.3節(jié)設(shè)置材料類型）6. Number of Slot：定子槽數(shù)7. Slot Type：定子槽型（參考7.1.1節(jié)槽型） 1) 點(diǎn)擊Slot Type顯示Select Slot Type對話框。2) 選擇一種槽型（有6種類型可用） 3) 點(diǎn)擊OK關(guān)閉Select Slot Type對話框。 8. Skew Width：用槽數(shù)度量的斜槽寬度點(diǎn)擊OK關(guān)閉Properties對話框。13.3.3.1設(shè)計(jì)定子槽型雙擊項(xiàng)目樹中的MachineStatorSlot圖標(biāo)，顯示Properties對話框（參考7.1.1節(jié)槽型）。在如圖13.6所示的Slot卷標(biāo)中定義定子槽型的

17、幾何數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊OK關(guān)閉Properties對話框。圖13.6定子槽尺寸13.3.3.2設(shè)計(jì)定子繞組雙擊項(xiàng)目樹中的MachineStatorWinding圖標(biāo)，顯示Properties對話框，其中包含兩個(gè)列表：Winding 和End/Insulation。13.3.3.2.1設(shè)計(jì)定子繞組的線徑及材料在如圖13.7所示的Winding列表中定義導(dǎo)線、導(dǎo)體和定子繞組圖 13.7槽絕緣和繞組形式1. Winding Layers：繞組層數(shù)。從下拉菜單中選擇繞組層數(shù)（可選1和2）2. Winding Type：繞組類型（參考7.5.1節(jié)的設(shè)置交流繞組類型）1) 點(diǎn)擊Winding Type，顯示W(wǎng)IN

18、DING Type對話框。 2) 從以下3種繞組類型中選擇一種：a. Editorb. Whole Coiledc. Half Coiled3) 點(diǎn)擊OK關(guān)閉WINDING Type對話框。3. Parallel Branches：定子一相繞組的并聯(lián)支路數(shù)4.Conductors per Slot：每槽導(dǎo)體數(shù)，槽中每個(gè)線圈的匝數(shù)與層數(shù)的乘積。輸入0，RMxprt會(huì)進(jìn)行自動(dòng)設(shè)計(jì)。5. Coil Pitch：以槽數(shù)度量的節(jié)距，節(jié)距是指一個(gè)線圈跨過的槽數(shù)目。例如，如果一個(gè)線圈起始邊在1號槽，終邊在6號槽，則節(jié)距為5。6. Number of Strands：每個(gè)導(dǎo)體中導(dǎo)線的并繞根數(shù)。輸入0，RMxp

19、rt會(huì)自動(dòng)設(shè)計(jì)根數(shù)。7. Wire Wrap：漆包線的雙邊漆皮厚度。輸入0后能從導(dǎo)線庫中自動(dòng)獲得8. Wire Size：定子繞組導(dǎo)線的直徑（輸入0，RMxprt會(huì)自動(dòng)設(shè)計(jì)）。用戶可選擇圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線兩種型號。當(dāng)槽型為1到4時(shí)，圓形導(dǎo)線可用（參考7.4.1節(jié)設(shè)置圓導(dǎo)線）。當(dāng)槽型為5或6時(shí)，扁導(dǎo)線可用（參考7.4.2節(jié)設(shè)置扁導(dǎo)線）。13.3.3.2.2端環(huán)繞組和定子絕緣數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)可參考7.5.3節(jié)端部繞組和槽絕緣中的詳細(xì)介紹。在如圖13.8所示的End/Insulation列表中定義繞組端部和槽絕緣。圖13.8端環(huán)繞組和絕緣數(shù)據(jù)1. Input Half-turn Length：選擇或取消該選項(xiàng)框

20、以指定是否想要鍵入半匝長度。選中該選項(xiàng)，用戶下次打開Properties對話框會(huì)出現(xiàn)Half Turn Length。如未被選中，會(huì)有End Adjustment替代其位置。2. Half-turn Length：電樞繞組的半匝長度。當(dāng)Input Half-turn Length被選中時(shí)，其可用。3.End Adjustment：定子繞組的端部長度調(diào)節(jié)項(xiàng)，及導(dǎo)線伸出定子的垂直距離。當(dāng)Input Half-turn Length未被選中時(shí)，其可用。4. Base Inner Radius：底角半徑5. Tip Inner Diameter：線圈外弧半徑6. End Clearance：兩臨近線圈

21、的間隔7. Slot Liner：槽絕緣的厚度8. Wedge Thickness：槽楔的厚度9. Layer Insulation：層絕緣的厚度10. Limited Fill Factor：設(shè)計(jì)槽滿率的上限。點(diǎn)擊OK返回RMxprt的主窗口。13.3.3.2.3 繞組編輯器對于自起動(dòng)永磁同步電機(jī)，用戶可以利用繞組編輯器為每個(gè)槽定義不同的導(dǎo)體數(shù)。為了使用繞組編輯器，用戶必須在 Winding Property 中選擇Winding Type 為Editor (參考3.5編輯交流繞組)。13.3.4 轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)在項(xiàng)目樹中雙擊 MachineRotor圖表顯示Properties對話框。在Roto

22、r列表中，定義轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)13.3.4.1 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子在 Rotor列表中，如圖13.9.所示設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)。圖13.9轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)1. Outer Diameter：轉(zhuǎn)子外徑2. Inner Diameter：轉(zhuǎn)子內(nèi)徑3. Length：轉(zhuǎn)子鐵心長度4. Steel Type：選擇轉(zhuǎn)子材料(參考7.3指定材料類型)5. Stacking Factor：轉(zhuǎn)子的迭壓系數(shù) 6. Pole Type 轉(zhuǎn)子鐵心磁極類型。點(diǎn)擊Pole Type 如圖11.8所示，顯示Select Pole Type會(huì)話框（可選的磁極類型為1到8）點(diǎn)擊OK關(guān)閉彈出的會(huì)話框。 13.3.4.2 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子磁極在項(xiàng)目樹下雙擊Machine

23、RotorPole圖標(biāo)顯示Properties對話框，在如圖13.10所示Pole列表中，定義轉(zhuǎn)子磁極數(shù)據(jù)圖13.10 磁極數(shù)據(jù)1. Embrace：極弧系數(shù)，其值在0到1.之間，磁極類型為4時(shí)不可用2. Shaft Diameter：轉(zhuǎn)子軸徑，磁極類型為4時(shí)可用3. Offset：轉(zhuǎn)子中心與極弧中心的距離。磁極類型為1 3時(shí)可用。對于均勻氣隙時(shí)為04. Bridge：跨兩磁極間的連接梁厚度。磁極類型為5時(shí)可用5. Rib：支撐連接梁的筋板寬度。磁極類型為5時(shí)可用6. Magnet Type：指定磁鋼類型(參考7.3指定材料屬性)7. Magnet Width：每個(gè)磁極的所有永磁體的最大寬度8

24、. Magnet Thickness：永磁體徑向最大厚度注：根據(jù)磁極選擇，在Pole列表中的一些單元是不能使用的。13.3.5 轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)定義轉(zhuǎn)軸數(shù)據(jù)：1.點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中的MachineShaft圖標(biāo)，顯示Properties對話框.2.在如圖11.13所示的Shaft列表中，選擇或清除Magnetic Shaft選項(xiàng)，以指定轉(zhuǎn)軸是否由磁性材料制成。3.點(diǎn)擊OK關(guān)閉Properties對話框圖13.11 轉(zhuǎn)軸數(shù)據(jù)13.4 調(diào)速永磁同步電機(jī)的求解13.4.1解決方案設(shè)置在對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析前，先進(jìn)行幾項(xiàng)選擇設(shè)置：1. 在項(xiàng)目樹下用右鍵點(diǎn)擊Analysis圖標(biāo)，然后右鍵菜單中點(diǎn)擊Add Solutio

25、n Setup，顯示Solution Setup對話框.2. 在如圖13.12的General列表中定義計(jì)算方案的數(shù)據(jù)。1) Operation Type：在下拉菜單中選擇運(yùn)行方式：電動(dòng)機(jī)Motor或發(fā)電機(jī)Generator，當(dāng)控制方式不是AC時(shí)Generator不可用2) Load Type：從下拉列表中選擇負(fù)載類型 (參考7.8.1電機(jī)負(fù)載類型).3) Rated Output Power：對于電動(dòng)機(jī)為轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械功率，對于發(fā)電機(jī)為輸出電功率。4) Rated Voltage：電機(jī)線電壓有效值，并選擇其單位。5) Rated Speed：電機(jī)同步轉(zhuǎn)速。6) Operating Temper

26、ature：電機(jī)運(yùn)行時(shí)的工作溫度。工作溫度會(huì)影響繞線的電阻，因此會(huì)影響電阻損耗。圖13.12求解設(shè)置3. 在Adjust-Speed Synchronous Machine列表中，如圖13.13所示從下拉列表中選擇分析域，其中有兩個(gè)選項(xiàng)（時(shí)域或頻域，頻域只AC控制方式可用），然后指定額定功率因數(shù)。4.點(diǎn)擊OK關(guān)閉彈出的會(huì)話框。 圖13.13 連接數(shù)據(jù)注：當(dāng)選擇時(shí)域時(shí)，分析將基于反電勢和繞組的感應(yīng)電壓的瞬時(shí)值來進(jìn)行。當(dāng)選擇頻域時(shí)，分析將基于相量法。其中只考慮反電勢的三次諧波，采用d軸、q軸、0軸的電感Ld， Lq和 L0 13.4.2求解1. 點(diǎn)擊RMxprtValidation Check，顯

27、示Validation Check的消息框。 2. 如果設(shè)置有問題，可以通過窗口中的診斷消息解決。 3. 點(diǎn)擊Close關(guān)閉Validation Check的消息框。4. 當(dāng)設(shè)計(jì)被確認(rèn)后，點(diǎn)擊RMxprtAnalyze All。5. 分析過程會(huì)在過程Progress窗口中顯示，分析信息會(huì)在Message Manager窗口中顯示。 13.5 調(diào)速永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)輸出當(dāng)RMxprt完成求解后，可采用下面的方法觀察和分析設(shè)計(jì)結(jié)果。13.5.1觀察設(shè)計(jì)結(jié)果點(diǎn)擊RMxprtResultsSolution Data 顯示Solutions對話框，其中包含4個(gè)列表?？赐杲Y(jié)果后，點(diǎn)擊Close來關(guān)閉Solu

28、tion消息對話框。13.5.1.1 求解結(jié)果在Solution Data列表中的Data下拉列表關(guān)于三相同步電機(jī)的8個(gè)數(shù)據(jù)表。1. 滿載數(shù)據(jù)Full-Load Operation 線電壓有效值RMS Line Current 2.57691 A 相電壓有效值RMS Phase Current 1.57115 A 電樞熱負(fù)荷Armature Thermal Load 4.86251 電樞線負(fù)荷Specific Electric Loading(A/m) 1264.28 電樞電流密度Armature Current Density(A/mm2) 3.84606 風(fēng)摩損耗Frictional an

29、d Wind Loss 12 W 鐵心損耗Iron-Core Loss 8.11608 W 電樞銅損Armature Copper Loss 24.86 W 總損耗Total Loss 56.9761 W 輸出功率Output Power 550.621 W 輸入功率Input Power 607.597 W 電機(jī)效率Efficiency 90.6227 視在功率Apparent Power 566.807 W 功率因數(shù)Power Factor 0.971444 同步轉(zhuǎn)速Synchronous Speed 1500 rpm 額定轉(zhuǎn)矩Rated Torque 3.86809 NewtonMete

30、r 功角Power Angle 7.28615 deg 最大輸出功率Maximum Output Power 2565.13 W 短路電流Short Circuit Current 17.1693 A 2. 材料消耗Material Consumption： 電樞銅密度Armature Copper Density 8900 永磁材料密度Permanent Magnet Density 7800 電樞鐵心密度Armature Core Steel Density 7650 轉(zhuǎn)子鐵心密度Rotor Core Steel Density 7650 電樞銅重量Armature Copper Weig

31、ht 1.02201 kg 永磁材料重量Permanent Magnet Weight 0.275114 kg 電樞鐵心材料重量Armature Core Steel Weight 2.49542 kg 轉(zhuǎn)子鐵心材料重量Rotor Core Steel Weight 1.41467 kg 總重量Total Net Weight 5.20721 kg 電樞鋼材料重量Armature Core Steel Consumption 5.32879 kg 轉(zhuǎn)子鐵心鋼材料重量Rotor Core Steel Consumption 1.81796 kg 3. 空載運(yùn)行No-Load Operation：

32、 定子齒磁密Stator-Teeth Flux Density 1.47114 tesla 定子軛磁密Stator-Yoke Flux Density： 1.47194 tesla 轉(zhuǎn)子軛磁密Rotor-Yoke Flux Density 0.806568 tesla 氣隙磁密Air-Gap Flux Density 0.750347 tesla 磁鋼磁密Magnet Flux Density 0.812515 tesla 定子齒安匝Stator-Teeth Ampere Turns 20.6466 定子軛安匝Stator-Yoke Ampere Turns 33.1916 轉(zhuǎn)子軛安匝Roto

33、r-Yoke Ampere Turns 1.44779 氣隙安匝Air-Gap Ampere Turns 355.723 磁鋼磁勢Magnet Ampere Turns 410.774 漏磁系數(shù)Leakage-Flux Factor 1 定子軛部磁路長修正系數(shù)Stator-Yoke Correction Factor 0.349472 轉(zhuǎn)子軛部磁路長修正系數(shù)Rotor-Yoke Correction Factor 0.682232 基波反電勢Fundamental Back emf 138.833 V 反電勢諧波總畸變率THD of Back emf 3.76763 齒槽轉(zhuǎn)矩Cogging T

34、orque 1.21986e012 NewtonMeter 4. 磁鋼數(shù)據(jù)Permanent Magnet： 剩磁密度Residual Flux Density 0.96 tesla 矯頑力Coercive Force 690000 A_per_meter 最大磁能積Maximum Energy Density 183 相對回復(fù)磁導(dǎo)率Relative Recoil Permeability 1 退磁磁通密度Demagnetization Flux Density 0.532409 tesla 回復(fù)剩磁密度Recoil Residual Flux Density 0.959995 tesla 回

35、復(fù)矯頑力Recoil Coercive Force 763962 A_per_meter 5. 轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)Rotor Data： 最大氣隙Maximum Air Gap 0.5 mm 極弧半徑Pole Arc Radius 37 mm 電極弧系數(shù)Mechanical Pole Embrace 0.7 mm 機(jī)械極弧系數(shù)Electrical Pole Embrace 0.699985 mm 6. 定子槽 Stator Slot： 定子槽型Slot Type 1 hs0 0.5 mm hs2 6.20671 mm bs0 2.5 mm bs1 5.20236 mm bs2 6.83662 mm 定子

36、齒上部寬Top Tooth Width 5.35219 mm 定子齒下部寬Bottom Tooth Width 5.35219 mm 7. 定子繞組Stator Winding： 每槽導(dǎo)體數(shù)Number of Conductors per Slot 158 并繞根數(shù)Number of Strands 2 導(dǎo)線直徑Wire Diameter 0.3606 mm 導(dǎo)線漆膜厚度Wire Wrap 0 mm 線圈平均跨距Average Coil Pitch 5 定子槽滿率Stator Slot Fill Factor 72.1555 線圈平均半匝長Coil Half-Turn Length 148.2

37、6 mm 8. 穩(wěn)態(tài)參數(shù)Steady State Parameters： 定子繞組系數(shù)定子繞組系數(shù)Stator Winding Factor 0.965926 D-軸電樞反應(yīng)電感D-Axis Reactive Inductance Lad 0.0319603 H Q-軸電樞反應(yīng)電感Q-Axis Reactive Inductance Laq 0.0319603 H D-軸同步電感D-Axis Inductance L1+Lad 0.0420325 H Q-軸同步電感Q-Axis Inductance L1+Laq 0.0420325 H 電樞繞組漏電感Armature Leakage Indu

38、ctance L1 0.0100722 H 零序電感Zero-Sequence Inductance L0 0.0100722 H 電樞繞組相電阻Armature Phase Resistance R1 4.97736 ohm D-軸時(shí)間常數(shù)D-Axis Time Constant 0.00642113 s Q-軸時(shí)間常數(shù)Q-Axis Time Constant 0.00642113 s 13.5.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)在Parameter列表中可以看到預(yù)定義的參數(shù)值。 13.5.1.3設(shè)計(jì)單在Design Sheet列表中有10類信息。調(diào)速永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)文件： Setup1.res 1. 主要性能

39、數(shù)據(jù)GENERAL DATA 額定輸出功率Rated Output Power (kW)： 0.55 額定功率因數(shù)Rated Power Factor： 1 額定電壓Rated Voltage (V)： 127 極數(shù)Number of Poles： 4 頻率Frequency (Hz)： 50 風(fēng)摩損耗Frictional and Wind Loss (W)： 12 轉(zhuǎn)子位置Rotor Position： Inner 內(nèi)部工作溫度Operating Temperature (C)： 75 電路形式Type of Circuit： L3 工作方式Operation Type： Infinite

40、Bus 獨(dú)立運(yùn)行分析方法Domain： Time 時(shí)域2. 定子數(shù)據(jù)STATOR DATA 定子槽數(shù)Number of Stator Slots： 24 定子鐵心外徑Outer Diameter of Stator (mm)： 120 定子鐵心內(nèi)徑Inner Diameter of Stator (mm)： 75 定子槽型Type of Stator Slot： 1 定子尺寸Dimension of Stator Slot hs0 (mm)： 0.5 hs2 (mm)： 6.20671 bs0 (mm)： 2.5 bs1 (mm)： 5.20236 bs2 (mm)： 6.83662 定子齒上

41、部寬Top Tooth Width (mm)： 5.35219 定子齒下部寬Bottom Tooth Width (mm)： 5.35219 斜槽（定子槽距的倍數(shù)）Skew Width (Number of Slots)： 1 定子鐵心長度Length of Stator Core (mm)： 65 定子鐵心疊片系數(shù)Stacking Factor of Stator Core： 0.95 定子硅鋼片牌號Type of Steel： M19_24G 槽絕緣厚度Slot Insulation Thickness (mm)： 0.3 線圈伸出鐵心直線部分長度End Length Adjustment

42、 (mm)： 0 并聯(lián)支路數(shù)Number of Parallel Branches： 2 每槽導(dǎo)體數(shù)Number of Conductors per Slot： 158 繞組類型Type of Coils： 11 線圈平均跨距Average Coil Pitch： 5 并繞根數(shù)Number of Wires per Conductor： 2 導(dǎo)線直徑Wire Diameter (mm)： 0.3606 導(dǎo)線漆膜厚度 （雙邊）Wire Wrap Thickness (mm)： 0 限制定子槽滿率Limited Slot Fill Factor (%)： 75 定子槽滿率Stator Slot F

43、ill Factor (%)： 72.1555 線圈平均半匝長Coil Half-Turn Length (mm)： 148.26 3. 轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)ROTOR DATA 最小氣隙Minimum Air Gap (mm)： 0.5 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑Inner Diameter (mm)： 26 轉(zhuǎn)子長度Length of Rotor (mm)： 65 轉(zhuǎn)子疊片系數(shù)Stacking Factor of Iron Core： 0.95 轉(zhuǎn)子硅鋼片牌號Type of Steel： M19_24G 極弧半徑Polar Arc Radius (mm)： 37 機(jī)械極弧系數(shù)Mechanical Pole Embrac

44、e： 0.7 電極弧系數(shù)Electrical Pole Embrace： 0.699985 最大磁鋼厚度Max. Thickness of Magnet (mm)： 3.5 磁鋼寬度Width of Magnet (mm)： 38.6649 磁鋼材料Type of Magnet： XG196/96 轉(zhuǎn)子型式Type of Rotor： 1 4. 磁鋼數(shù)據(jù)PERMANENT MAGNET DATA 剩磁密度Residual Flux Density (Tesla)： 0.96 矯頑力Coercive Force (kA/m)： 690 最大磁能積Maximum Energy Density (k

45、J/m3)： 183 相對回復(fù)磁導(dǎo)率Relative Recoil Permeability： 1 退磁磁通密度Demagnetized Flux Density (Tesla)： 0.532409 回復(fù)剩磁密度Recoil Residual Flux Density (Tesla)： 0.959995 回復(fù)矯頑力Recoil Coercive Force (kA/m)： 763.962 5. 材料消耗MATERIAL CONSUMPTION 電樞銅密度Armature Copper Density (kg/m3)： 8900 永磁材料密度Permanent Magnet Density (k

46、g/m3)： 7800 電樞鐵心密度Armature Core Steel Density (kg/m3)： 7650 轉(zhuǎn)子鐵心密度Rotor Core Steel Density (kg/m3)： 7650 電樞銅重量Armature Copper Weight (kg)： 1.02201 永磁材料重量Permanent Magnet Weight (kg)： 0.275114 電樞鐵心材料重量Armature Core Steel Weight (kg)： 2.49542 轉(zhuǎn)子鐵心材料重量Rotor Core Steel Weight (kg)： 1.41467 總重量Total Net

47、Weight (kg)： 5.20721 電樞鐵心材料消耗Armature Core Steel Consumption (kg)： 5.32879 轉(zhuǎn)子鐵心材料消耗Rotor Core Steel Consumption (kg)： 1.81796 6. 穩(wěn)態(tài)參數(shù)STEADY STATE PARAMETERS 定子繞組系數(shù)Stator Winding Factor： 0.965926 D-軸電樞反應(yīng)電抗D-Axis Reactive Reactance Xad (ohm)： 10.0406 Q-軸電樞反應(yīng)電抗Q-Axis Reactive Reactance Xaq (ohm)： 10.04

48、06 D-軸同步電抗D-Axis Reactance X1+Xad (ohm)： 13.2049 Q-軸同步電抗Q-Axis Reactance X1+Xaq (ohm)： 13.2049 電樞繞組漏電抗Armature Leakage Reactance X1 (ohm)： 3.16427 零序電抗Zero-Sequence Reactance X0 (ohm)： 3.16427 電樞繞組相電阻Armature Phase Resistance R1 (ohm)： 4.97736 7. 空載磁路數(shù)據(jù)NO-LOAD MAGNETIC DATA 定子齒磁密Stator-Teeth Flux De

49、nsity (Tesla)： 1.47114 定子軛磁密Stator-Yoke Flux Density (Tesla)： 1.47194 轉(zhuǎn)子軛磁密Rotor-Yoke Flux Density (Tesla)： 0.806568 氣隙磁密Air-Gap Flux Density (Tesla)： 0.750374 磁鋼磁密Magnet Flux Density (Tesla)： 0.812515 定子齒旁路系數(shù)Stator-Teeth By-Pass Factor： 0.00226581 定子軛旁路系數(shù)Stator-Yoke By-Pass Factor： 0.000109235 轉(zhuǎn)子軛旁

50、路系數(shù)Rotor-Yoke By-Pass Factor： 9.53988e006 定子齒安匝Stator-Teeth Ampere Turns (A.T)： 20.6466 定子軛安匝Stator-Yoke Ampere Turns (A.T)： 33.1916 轉(zhuǎn)子軛安匝Rotor-Yoke Ampere Turns (A.T)： 1.44779 氣隙安匝Air-Gap Ampere Turns (A.T)： 355.723 磁鋼磁勢Magnet Ampere Turns (A.T)： 410.774 漏磁系數(shù)Leakage-Flux Factor： 1 定子軛部磁路長修正系數(shù)Correc

51、tion Factor for Magnetic Circuit Length of Stator Yoke： 0.349472 轉(zhuǎn)子軛部磁路長修正系數(shù)Correction Factor for Magnetic Circuit Length of Roor Yoke： 0.682232 感應(yīng)電壓基波Fundamental Induced Voltage (V)： 138.833 感應(yīng)電壓諧波總畸變率THD of Induced Voltage (%)： 3.76763 齒槽轉(zhuǎn)矩Cogging Torque (N.m)： 1.21986e012 8. 滿載數(shù)據(jù)FULL-LOAD DATA 線電流有效值RMS Line Current (A)： 2.57691 相電流有效值RMS Phase Current (A)： 1.57115 相電壓有效值RMS Phase Voltage (V)： 73.3186 電樞熱負(fù)荷Armature Thermal Load (A2/mm3)： 4.8625