Ansoft软件在电机最优化设计中的应用.pdfVIP

中国新技术新产品2009 NO.22 China New Technologies and Products 高新技术 Ansoft 软件在电机最优化设计中的应用 陈景旺1 蔡金龙2 （1、中国石油渤海钻探工程公司 天津大港 300000 2、中国石油渤海钻探工程公司，天津 大港 300000） 摘 要： Ansoft 软件能够对电机工作状况进行模拟，解决了电机模型分析困难的问题。本文作者借助Ansoft 软件分析各个参数对 发电机性能的影响，并对各参数进行优化设计，最终确定了90 瓦永磁发电机的最优化结构参数。 关键词：永磁发电机；最优化；磁路；参数；气隙 1 引言 使发电机的发热严重，温升过高，大大降低发 结构参数影响性能参数和外特性的规律，就 本文是在石油钻井行业对井下电力需求 电机的电气性能。因此，在进行泥浆永磁发电 可以对结构参数进行有目的和有效的调节， 日益增长的的背景下提出的。在无线随钻测 机的设计时，进行整体的性能比较，极对数选 便可以缩短设计周期。 量系统（MWD）中，利用泥浆发电是一种有效 用4 。 永磁电机的结构参数很多，这里主要研 的方法。这种方法是利用钻具中的高速泥浆 2) 电机长径比的确定 究对性能参数影响较大的结构参数进行分析 驱动脉冲器外围的转子，进而驱动脉冲器内 根据电机设计原理有： 研究：永磁体磁化方向长度hM ，电枢绕组线 置的永磁同步发电机的转子转动，达到发电 径dCu、极弧系数а、气隙长度δ 等。 的目的。如何在有限空间中，充分优化电机参 （2） 在分析各个结构参数对电机性能参数的 数，达到电机功率最大化，成了迫在眉睫的问 影响时，用到了Ansoft 的RMxprt。这里选用 题。 其中，D 为定子内径，Lef 为发电机部分 的分析对象为一个三相八极，径向结构的永 本文利用Ansoft 公司系列软件，软件分 的电枢计算长度，Pt 为计算功率，α 为极弧系 磁电机。 析各个参数对发电机性能的影响，，并对各参 数，Kw1 为基波绕组系数，B6A 为电磁负荷， 永磁体磁化方向长度hM 对性能参数的 数进行优化设计，最终确定了90 瓦永磁发电 由公式可以看出再取长径比来确定主要尺寸 影响 机的最优化结构参数。 和D。 永磁体磁化方向长度hM 直接影响到磁 2 初步计算永磁发电机结构参数 3)绕组参数的计算 体磁动势Fm、永磁体内磁导G0 及永磁体虚 2.1 极数的确定 在预取了每极每相槽数q 和并联支路数 拟漏磁通Ф0 的大小，因而对性能参数中的 永磁机械结构设计是发电机设计中至关 a 后，即可根据公式计算得电枢绕组的槽数 空载感应电动势和电枢反应电抗都有影响。 重要的一步。本文所设计电机转子采用钕铁 Z 。绕组中线径的初值可由公式（3）估算得出， 且分析永磁体的长细比hM/Am 影响着永磁 硼（NdFeB）稀土永磁，磁极结构选用表面式 但是估算得的线径一般来讲并非符合标准线 体最佳工作点。 磁极结构，如图1 所示。是在铁心表面粘贴径 规的线径，需要进一步根据标准线规表查得 对不同的hM 计算结果如表1 所示。 向充磁的瓦片形永磁体，在转子外表面套一 标准线径dcu 从表1 和图2 中可以看出，增加hM 将使 个0.3 mm 的磁性