有限元计算报告.docx

电机电磁场仿真报告许 冬报 告 人：_______________________基于ANSOFT的电机电磁场仿真有限元模型的建立利用Maxwell2D对异步起动永磁同步电机进行有限元分析，电机的二维模型如图1.1所示。图1.1 电机二维模型电机静磁场分析网格剖分表2.1 剖分精度电机部件剖分精度定转子5mm定子绕组4mm转子导条1mm永磁体2mmBand2mm图2.1 剖分网格磁密分布图2.2 磁密分布图2.3磁密矢量分布磁力线分布图图2.4 磁力线分布气隙磁密波形在气隙中间绘制一个整圆，进入场计算器，完成场计算器设置后，运行可得到气隙磁密沿圆周的空间分布曲线，再通过谐波分析得到气隙磁密基波幅值。a) 气隙磁密波形b) 气隙磁密谐波幅值频谱图2.5气隙磁密波形及其谐波幅值频谱图2.5 中a) 由于开槽的原因导致气隙磁密在波形顶部上下波动。由b)可读取磁密基波幅值为0.8147T。 电机瞬态场计算瞬态电磁场计算可在最初生成的瞬态场计算模型基础上修改。可以计算得到电机的齿槽转矩、空载反电动势等参数。励源中设置三相绕组电流均为零，模拟空载运行状态。空载反电动势图3.1 相空载反电动势波形图3.2 线空载反电动势波形由图3.1和图3.2，读出电机的相反电动势有效值为208.5335V，线反电动势有效值为356.768V。 齿槽转矩图3.3 齿槽转矩波形空载漏磁系数求取 其中 则 空载漏磁系数比数据单中1.2略小，表明在永磁体提供总磁通一定时，永磁体的利用率高了。当然另外一面，小表明对电枢反应的分流作用小，永磁体的抗去磁能力就弱了。因此要综合考虑，选取合适的值。电抗计算通过静态场根据空载和分别加载直、交轴电流计算得到的气隙磁密的数值，可以计算电机的电枢反应电抗参数。等效直轴状态及计算以A相轴线为原点，将永磁体的d轴与A相轴线重合（如图4.1所示），这时的q轴没有电流，只有d轴电流，永磁同步电动机的这种运行状态就是等效直轴状态。图4.1 等效直轴位置图a) 空载状态气隙位置的磁密波形b) 气隙磁密谐波幅值频谱图4.2空载状态气隙磁密波形及谐波幅值频谱 励源中设置三相绕组电流，其中 a) 等效直轴状态下气隙位置的磁密波形由图a)可以看出，直轴去磁效果明显。b) 气隙磁密谐波幅值频谱图4.3等效直轴状态下气隙磁密波形及谐波幅值频谱直轴电枢反应电抗计算过程如下： ohm等效交轴状态及计算以A相轴线为原点，令永磁体的q轴与A相轴线重合（如图4.4所示），这时的d轴没有电流，只有q轴电流，永磁同步电动机的这种运行状态就是等效交轴状态。图4.1等效交轴位置图图4.5 空载状态的气隙位置的磁通密度波形图4.6 等效交轴状态下的气隙位置的磁通密度波形将等效交轴状态下磁通密度波形与空载状态下磁通密度波形相减，得到的波形就是交轴电枢反应磁通密度的波形，即图4.7中a)。再利用傅立叶分析得到基波磁通密度如图b)所示。a）交轴电枢反应气隙磁密波形b)气隙磁密谐波幅值频谱图4.7交轴电枢反应气隙磁密波形及谐波幅值频谱同理，由（1）中的公式可以计算出交轴电枢反应电抗。计算如下： ohm汇总表 仿真 数据单气隙磁密基波幅值(T) 0.8147 0.7933线空载反电动势(V) 356.768 355.8空载漏磁系数 1.170 1.200直轴电枢反应电抗(ohm) 2.044 2.08交轴电枢反应电抗(ohm) 3.583 2.96仿真数据清单名称数值名称数值额定功率Pn / KW30额定电压Un / V380相数m3额定频率f / Hz50极对数p3功率因数0.930效率 / %93.1额定转矩 / N·m286.48硅钢片材料dw470电机工作温度 / ℃65定子冲片外径D1 / mm368定子冲片内径Di1/ mm260电机铁心轴向长度L / mm155气隙长度g / mm1.5定子槽数Q154绕组形式Le0绕组连接形式wgcont3.-y定子每槽导体数Z130第一组并绕根数c12第一组导线裸线径d11/ mm1.06第二组并绕根数c22第二组导线裸线径d22/ mm1.12绕组节距y/槽8绕组因数kw0.945绕组跨距Zy135.1极弧系数0.887槽满率Sf / %78.9定子槽口高ho1 / mm0.8每相绕组串联匝数N90槽肩宽 / mm8.4定子槽口宽 bo1/ mm3.5槽身高h12 / mm21.5槽肩角QQ1 / 度35槽底圆半径 R1/ mm5.4定子是否斜槽n转子冲片外径D2 / mm257转子冲片内径Di2 / mm80端环中心直径Dr/ mm241.2定子槽数Q242br1/ mm3.4槽肩角QQ2 / 度30Br3/ mm7.0Br2 / mm3.4hr12/ mm6.0Br4 / mm5.0转子槽