基于ANSYS的异步起动永磁同步电动机起动性能仿真设计.PDF

基于ANSYS 的异步起动永磁同步电动机起动性能仿真 设计 [王杨] [沈阳高精数控智能技术股份有限公司，110000] [ 摘 要 ] 异步起动永磁同步电动机(line-start PMSM)因其在功率因数、效率方面具有高于同功率异步 电动机的优点，同时又具有异步起动的能力，其在工业领域中的推广和应用日益引起人们的重视。异步起 动永磁同步电动机相比三相异步电动机具有诸多优势，但是其自身在设计上也具有较多难点。由于异步起 动永磁同步电动机一方面需要异步起动能力，另一方面又需要维持同步运行的能力，这使得转子上同时存 在起动笼和永磁体，导致转子的设计空间非常紧张，结构较为复杂，对于高功率密度的小型电机，转子的 设计难度更大。由于永磁体的存在，导致平均转矩-转差率曲线在低转速时出现一个较低的下凹点，一方 面为了保证电机顺利起动，该种电机无法像普通异步电动机一样进行降压起动来限制起动电流，较高的起 动电流需要靠转子槽型的优化设计来抑制，另一方面，为了提高最小转矩而减少永磁体用量，需要增加定 子绕组匝数，这使得制造成本和工时增加；同时，转子磁路结构复杂，磁路局部饱和导致各种参数难以准 确计算和测定，其起动性能设计难度较大。 本文首先对一台1.5kW-2 极异步起动永磁同步电动机进行起动过程试验，获得了该样机起动过程的 T-n 曲线，对多台样机进行了堵转试验，测取了电机的堵转转矩和堵转电流，利用Ansoft 软件对以上试验 过程进行了仿真计算，对比试验数据，详细总结了一套基于有限元的异步起动永磁同步电动机起动性能的 仿真计算方法，基于以上研究工作，设计了一台具有较高起动品质因数，同时兼顾牵入性能的18.5kW-4 极异步起动永磁同步电动机，满足了要求的性能指标。 本文研究成果具有一定理论意义与实践价值，为后续提高异步起动永磁同步电动机起动性能的相关研 究工作有一定借鉴作用。 [ 关键词 ] 异步起动永磁同步电动机，有限元仿真，堵转，起动品质因数 Simulation and design of line-start PMSM starting performance based on ANSYS [wang yang] [Shenyang Golding,110000] [ Abstract ] Line-start permanent magnet synchronous motor (line-start PMSM) has its power factor, efficiency higher than the induction motor of the same power, but also has the advantages of asynchronous ability to start its promotion and application in the industrial field increasingly attracted peoples attention. Line-start PMSM has many advantages compared to the same three-phase asynchronous motors, but at the same time itself, there are many problems. line-start PMSM need to implement two functions: the asynchronous starting capability and the ability to maintain synchronous speed running, so the rotor must be designed into the complex structure that coexist start winding perma