内置式永磁同步电机结构与电磁耦合分析

内置式永磁同步电机耦合仿真模型构建
依据上述内置式永磁同步电机结构参数,可利用ANSOFT软件中Maxwell2D软件,进行同步启动永磁电动包括转子全参数化模型构建、不同转速下转子外圆周位移分布仿真、转子应力及位移仿真三个模块。首先,转子全参数化模型构建主要是在ANSOFT软件中,通过输入参数限度,进行模型自动更新、计算及结果分析。在磁钢、铁芯载荷传递使用阶段,主要采用面对面接触的模式,进行内置式永磁同步电机参数输入。如表1所示。
图2内置式永磁同步电机局部仿真
频率补偿电路图1内置径向式永磁同步电机
多媒体中央控制器子应力仍然位于隔磁桥位置,为210MPa;最大转子位移在铁心圆周边缘位置为0.179。由以上可知,在不同的工况下,内置式永磁同步电机转子位置并不会出现损坏,其内部铁心也始终位于安全限度内。
3.2电磁有限元分析
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在内置式永磁同步电机运行过程中,若其位于空载情况,则其产生的空载气息基波磁通主要来自与电枢绕组感应,而磁体反电势计算公式为En=4.44*f*N*K*ϕ。
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其中ϕ为空载气息基波磁通,ϕ为空载时永磁体产生总磁通与空载时永磁体产生漏磁通的差。K为电机绕组系数,f为空载电流频率,N为电枢绕组每相串联匝数。
一方面依据上述公式,在内置式永磁同步电机结构空载分析过程中,并不需要考虑永磁体励磁情况,因此在无电流励磁的情况下,假定额定转速为1100rpm,则可获得内置式永磁同步电机三相空载反电势运行趋势,而通过代入隔磁桥不同厚度系数,可以电磁场为入手点,得出具体的三相空载反电势数值。在具体空载试验进行过程中,为了进一步降低齿谐波对内置式永磁同步电机转子电磁耦合效果的影响,可对定子进行斜槽处理,综合考虑漏磁情况、主磁通情况及具体位置机械强度,提高最终电磁分析精度。
另一方面由于永磁体产生气隙基波磁通受永磁体气隙磁密的影响,因此需要对空载气息磁密谐波进行进一步分析。
由图3可知,通过将永磁同步电机电磁激励消除,可得到电磁空载气息磁密波形。在这个基础上,在Ansoft软件中FFT分析模块,可进行傅里叶变换分析,得出该内置式永磁同步电机气隙分布情况。通过对图3气隙磁密基波况下,可逐步调整隔离桥尺寸,得出永磁材料实际隔离效果及利用效率。本次验证试验主要设定隔离桥宽度为
cpich10mm,其他数值均采用额定数值,进行内置式永磁电机反电势运动仿真,可设计一台内置式永磁同
步电机,其容量为38kW,额定电压及额定频率分布为360V、50Hz,额定转速为1300,定子相数为3,在效率为0.92,功率因素为0.96。该永磁电机具有自动启动能力。
在该样机空载仿真试验过程中,由于内置式永磁同步电机绕组导线面积远小于整体面积,因此在具体验证试验分析过程中可忽略集肤问题,即仅考虑电机启动阶段最大反电势这一因素。在该内置式永磁同步电机电磁仿真验证试验中,主要设定最大反电势为1.4289kV,标准反电势为1.018kV;而实际测量控制反电势为1.4246kV,标准反电势为1.016kV,相较于实际测量空载反电势而言,整体误差在1.5%以内。表明该内置式永磁同步电机仿真试验具有一定可行性,其在最高转子时运行安全性较高[3]。
4总结
综上所述,内置式永磁同步电机主要为转子内部永磁体安装模式。基于内置式永磁同步电机这一独特特点,在其电磁结构分析过程中,可从其电磁、结构两个方面,通过隔磁桥的合理设置,对其转子结构强度、整体电机空载气息磁密进行逐一分析。同时在得出电磁谐波分布之后,为了验证整体结果的正确性,可进行真实永磁同步电机构建。依据整体电磁仿真分析结果,在实际永磁同步电机结构设计过程中,可在降低隔磁桥宽度的基础上,适当提高转子强度,从而保证永磁同步电机运行效率。
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参考文献:
[1]王晓远,严长伟.电动汽车用内置式永磁同步电动机转子
图3空载气息磁密谐波分析

本文发布于:2024-09-22 21:28:26,感谢您对本站的认可!

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