永磁同步電機(jī)交直軸電感計(jì)算

1、參數(shù)化掃描的有問題，但是趨勢(shì)應(yīng)該差不多永磁電機(jī)永陵同步電機(jī)分為表面式和內(nèi)置式。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，直軸磁阻和 交軸磁阻相等，因此交立軸電感相等，即Ld二Lq.表現(xiàn)出隨極性質(zhì)。對(duì)于內(nèi)置式，直軸磁阻 大于交軸偵阻（交軸通過路徑的磁導(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積分等于等于該路徑所包用的電流數(shù)，即F =4Hdl =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，為簡化汁算

2、，通常把電機(jī)的各部分磁場(chǎng)簡化為相應(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:流過該磁路各截面的磁通相同。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，其截面積為A,長度為L,假設(shè)磁通都通過該圓柱體的所有 截而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;二;與電路中電流和 電壓的關(guān)系類比，定義/?加=二,為該段磁路的偃阻.上式稱為偃路的歐姆定律。磁阻用磁 路的特性和有關(guān)尺寸為= 4（L是長度，p是磁導(dǎo)率），與電阻的表達(dá)式在形式上類 從AuA似。磁阻的倒數(shù)為磁導(dǎo)，用八表示，A =眾所周知，若氣隙長度

3、均勻、磁密在一個(gè)極距范陽內(nèi)均勻分布、鐵心端部無磁場(chǎng)邊緣效 應(yīng)，則氣隙磁壓降為吊=Hs8 = 6 = £斗,式中，P為每極磁通；6為氣隙長度：400小T為極距；La為鐵心長度。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，直軸磁阻與交軸磁阻相等，因此交內(nèi)軸電感相等，即 Ld二Lq,表現(xiàn)出陷極性質(zhì)。而對(duì)其他結(jié)構(gòu)，田人廣交軸磁阻，因此LdLq,表現(xiàn)出凸極電機(jī)性質(zhì)。我認(rèn)為為于表面式，因?yàn)橛来盆F的磁導(dǎo)率等于空氣的磁導(dǎo)率，所以，就相當(dāng)于, 在轉(zhuǎn)子的外層都是空包，這樣磁動(dòng)勢(shì)的距離一樣，所以磁阻一樣。而對(duì)于內(nèi)置型，交軸的計(jì) 算路徑都是

4、鐵心和轉(zhuǎn)子外部的空氣。而直軸會(huì)在轉(zhuǎn)子中通過電磁鐵，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。= 匕=上_ 3宜曜 。"叼_ 3兀* （）4 _I 的秘if - 8劭 p2q _ 8p2 lg _ 8p2 lg - 8p21心快電機(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)微電流很小時(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、增量電感是指勵(lì)磁電流比較大時(shí)，工作在B-H曲線的飽和區(qū)，一般

5、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 種方法也適用于多線圈的自感，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)o這樣的計(jì)算結(jié)果覆蓋整個(gè)B-H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 PM Motor Ld Lq永磁電機(jī)交直軸電感LqLd

6、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 二 O(deg自HI testl (Magnetostatic, XY)*Model上9d .Properties: IPM1 Ld Lq test testl回 口J Boundariesr- - r- 3 Excitations e 1H PProjectLocal VariablesC Value Optimization TuNuneValueidi e*sqrt (3)*sin (TheN30FB1i e*sqrt (3)*c

7、os (The1 aroper tiesNameidie*sqrt (3)*sin(Thet)N30PB1iqi e*sqrt (3)*cos (Thet)ie5Thet0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8:0. id = V3ie sin/? ;iq = V3ie cos p;T = Tm+Tr=岫(岫)cosB + 9&- Ld)(V3Ie)2 sin20;Ld,Lqciq(id-0, Thet=0)Ld, Lq vs Tbet (+0/340)to 20)043 SO BO 70»90Thet(de

8、gl【HEEP!2040 ec w ixIe (Al |=lcVsqrt(3)sin。sin(6 一，sin(6 +，i u = sqrt (2/3) * i d*N/PB；i v = sqrt (2/3) * (- i d/2-sqrt (3) /2* i q) *N/Pb；i w= sqrt (2/3* (-id/2+sqrt (3)/2* i q) *N/Pb；日 RAUAtfitriB 5 Exei；j 4© UI JProject IProper UesV&8J?4neVIJTyreCurrentCurrentsqrte/3)*id*H/P3DirectionPos

9、itive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。m EwSduin.Wib- !。，1”，核1.176.二/0電收14如如出1|四：|中作bifib |Cirvrr<i<% b-» T»yr* |*c S»ritr»r<|,me Mm百 Uk Iniro?«t4HnlrtelruRF 鴕 Parameters：h MatrbclKFFFKPFPFP2 M” IB afixs U nf in “«Z Lyv Z/"，W，i” z” “”Z”M

10、Mtn，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);PB：線圈并聯(lián)支路數(shù)；I是磁動(dòng)勢(shì)；入是磁鏈：Ie相電流有效值: B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*LMnv*C*；d（單匝磁動(dòng)勢(shì)）；LAq JL'q .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, 直接算出來的矩陣乘以兩個(gè)C就行。Wig人5心U.Ritte 4 v/Mte 4 4mleMWuM 諦 SS16Mg蚤-E我-當(dāng)在Matrix中設(shè)置成單匝和單支

11、路時(shí)，LdLq還要乘以極對(duì)數(shù)之類的。計(jì)算的結(jié)果是1匝，三相并聯(lián)支路數(shù)為1,默認(rèn)定轉(zhuǎn)子鐵心鐵長為1米時(shí)的三相 電感值,在步驟3時(shí)折算到實(shí)際值。Jr cut 斤3 Er.ti'a esPH_AJU】/，WZJU3JPHJB1PHJ：1憶H”2* 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)子長度。A是磁鏈。必=非?咽efBci；Lm =葛的澆乙表面式結(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)鐵芯有效長度：1g為氣隙等效長度。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

12、根據(jù)Rrmprt生成Maxwell 2D模型，（先不用打散,然后打開左側(cè)sheet-copper. ?.行蜜 多I 且，全部選中，右擊-"edif'JBoolearT-”separate bodfes）把線圈都分# 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)!®（Maxwell 2D）44solution type*“Magnetostatic（靜電場(chǎng)）"udesign setting&qu

13、ot;"Matrix 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aassign excitation*'一“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” 4* set Magnetization Computation "0右擊左側(cè)“parameters"° Assign",Matrix ",然后雙擊卜面的Matrix的小藍(lán)色方框一一“setup”,把正方向的線

14、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 ° resultsM44 solution data M -一就會(huì)出現(xiàn)各種電感，把"postprocessM畫上勾，就是相應(yīng)的三相等效電感矩陣。-rt ：S2lZ3Pxoftle I Cowceze IT«r«w?Pe” | mm、zJ5P 丁d局F AoiPi

15、o；fr.<ed必28182CiC2C31 C4OjZQjJoxmxi.二一4Q：15567400X25：0114252。比公必0 儂 S31-aa)l224-> JX-4871U00171M90037924Q9O172>90 9Go424J0DW1；Cl3101c2uOOC26W00O7W»oowwQ 001215>477JM)63CCWO06。仲，月Bl<13»T!55T00017213, OOQIBC0C63883OOC2S4920ggC 90133*9O»11»cmw<1007630CCCB5H2B2OCDMR

16、-03MW<7736-005OOC2849：C0062»400053796<X2»<50D1J5W0CD1McwaaiB)0001QWOOC2BAIU00083MOOOW?XC.9G2»%“型EH<1001X1B40 33»484)3X240coin»QocmnOOUtMSomi»«C0CD47MKV2»4 DOI MT00001)72C8slCloow5mOOOPW-OOE”，洸制。即 22»006210OOttMH 001的C2<100122(6<130101(2O

17、4Q25M05026321eoonsa410C13574C.SG25350M41540DC664XC3030123414331004COOS6MQXX3S3100136-C0C1XT00001372C.OCSMU00CS5412OOCM2D59X2G452C40M1XB2OIOI2IB400知®woiusnOOC282?C.00120M0082WMatrixSetupPost Proctssing |Entry TurnsGroup -> ISoupBranchesEntriesA2IA3IA4IB1IB2IB31B4IClIC2IC3IC4I>HC1A2, A3, M1

18、31,12, B3, B4 工 C3, C41 (Ungx-oup I確定1取消LuLvLwcalculation(single)Lu0.058033-0.02439-0.02077LdL(qIeLv-0.0243920.060181-0.023620.0805628330.0028194915ALw-0.020765-0.023620.0576680.002819490.0825405CTcalculation(final)0.8164966-0.40825-0.4082514.1597235914.507318280-0.707110.707107C649660-0.408248-0.70

19、711-0.4082480.707107Ll Solutions: asun -1 - Max!2DDe$ignl| n I 3 | S3Srnjldfion：W 囚他JoUq<|gqCnn沙七年4 +8 3力弘 3253萬£211為芟& *2$ PST Tnet，3W/Coms gm。Porj Terv-113cMSttliesE-pcr. Souiton. |MarwlJJ>3|2dIrdjdance U rilx:|twH-,d£ 中 <rl Cicuf.PHA | PHB | PK3HA 0 053033 -0.024392 -0D207B

20、5 ?HB -00243S2 0.0GD181 -0 023616 W -0020765 -0023G16 OO576G8Close電機(jī)參數(shù)（Rmxprt參數(shù)）： 額定電壓：220V：額定轉(zhuǎn)速：1500rpm；溫度：25；定轉(zhuǎn)子長度：0.065m：D軸電樞反應(yīng)電感 Q軸電樞反應(yīng)電感 D軸同步電感 Q軸同步電感 電樞繞組漏電感12.1607mH12.1607mH14.9382mH14.9382mH2.7725mHD-Axis reactive inductance Lad Q-Axis reactive inductance Laq D-Axis inductance Ll+Lad Q-Axis inductance Ll+Laq armature leakage inductance LI 第二次測(cè)量：LuLvLwcalculation(single)Lu0.060164-0.02376-0.02283LdLqIeLv-0.0237590.061091-0.024410.0832560.00077595915ALw-0.022827-0.024410.0602670.0007759590.08509CTcalculation(final)0.8164966-0.40825-0.4082514.6330745614.9