永磁同步电机交直轴电感计算

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,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,与电路中电流和电压的关系类比,定义,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,
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,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。(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)。
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《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.
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;
;
;;
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;PB: 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。
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;;;
(单匝磁动势);
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。
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。
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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。
;;
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。
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本文发布于:2024-09-22 15:31:45,感谢您对本站的认可!

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