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Ansoft Maxwell 12 用户手册 开关磁阻电机 .pdf
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上传时间: 2019-07-16
详细说明：.在计算瞬态场时，铁耗的计算由材料的特性得到，set core loss的选项上 要在铁芯上勾对号。铁心分转子铁心和定子铁心，因为定子铁心为叠片式的默认为无涡流损耗，所以不加set eddy effects。而转子铁心是一个solid，所以要加set eddy effect计算涡流损耗。G=102n=o0
6
15.3
得出
u=l+R i+ Lepi+Go i
15.4)(O∠
式中表示转速,用电角度表示,微分算子为:
dr
(15.5)
瞬时电磁转矩h2为:
(156)
输入电功率可由电压和电流获得:
idr
(15.7)
输出的机械功率为:
P2=P-(P +Pn +P+PFe
(15.8
式中P,Pu,P和P分别表示摩擦和风损耗、电枢铜损耗、晶体管/二极管压降损耗和铁心损
耗E
平均输出的机械转矩为
159)
式中on表示转速,用电角度表示电机的效率由下式计算:
(15.1
152主要特点
1521支持三种基本的电路形式
支持三种基本的电路:全压型、半压型和线圈耦合型。
1522支持电流斩波控制
对于采用电流斩波控制的开关磁阻电动机,可以通过 RMxprt设置斩波电流的上下限
153开关磁阻电动机设计
这一节,我们将演示三相感应电动机设计的一般流程。
点击 StartPrograms>Ansoft> Maxwell1> Maxwell12从桌面进入 Maxwell界面
0
从RMpr主菜单条中点击 File>New新建一个空白的 Maxwel程文件 Project
从 RMxprt主菜单栏中点击 ProjecpInsert RMxprt Design在 Select Machine Type会话框中
选择 Switched Reluctance Motor,然后点击OK返回 RMxprt主窗口。这样就添加一个新的 RMxprt
设计。
从 RMxprt菜单栏中点击File>Save.如果想把项目另存为sRM8-6gl500rpm5s0Wmr,可
从下拉菜单选择 Save As然后点击Save返回 RMAprt主窗口。(参见3.2.6设置默认的项目路径)
分析这个算例,需要做以下几项设置:
设置模型单位(参考章节2.327设置模型单位:
2.配置RMp材料库(参考章节341配置材料库):
3.编辑线规库(参考章节33.2到336):
当选择 Switched reluctance motor做为电机模型时,必须输入如下几项:
l. General data.(基本性能数据)
2. Stator data.(定子数据)
3. Rotor data.(转子数据)
4. Solution data.(解算数据)
15.3.1基本性能设计
在项目树下双击 Machine图标,可显示 Properties.对话框
在如图152所示的 Machine列表下定义基本性能数据。
Praperties: SRM_B-6p1500rpm550W-RMoxprtDesign1-Machin
Name
value
Machne Type
Switched Reluctance Motor
Frictional Loss
oe Loss
Refe
Speed
1500
m
Control Type
Cour Type
Fillol
图15.2总体要求数据
1. Machine Type:电机类型。
2. Frictional Loss:在参考转速下测得的摩擦损耗(由摩擦产生)
3. Wind Loss:参考转速下测得的风阻损耗(由空气阻力产生)
4. Reference Speed:所给的参考转速
5. Control Type:控制方法。从下拉菜单中选择控制类型:DC或CCC(电流斩波控制)
6. Cireuit Type:驱动电路类型
1)点击电路类型 Circuit Type按键,显示如图15.3所示的电路类型对话框。
Circuit Type
D
Full-voltage
Hall-voltage
Coupled-Codl
Cancel
图15.3电路类型
2)选择电路类型:
a.全压型
b.半压型
c.线圈耦合型
注意:当鼠标在类型选项上移动时,右边的图形框中自动显示相应的电路图,如图15.4所示。
a.全压型
b.半压型
c.线圈耦合型
图15.4电路类型
3)点击OK关闭特性弹出的对话窗口
点击OK关闭 Properties对话框
15.32定义电路数据
在项目树下双击 Machine>circuit,可显示 Properties会话框来指定电路参数,如图15.5,然
后点击OK来关闭弹出的会话框。
Properties: SRM_8-6p1500rpm55oW-RMxprt
Name
Value Uni
ead Angle of Trigger 0
da
Trigger Pulse win
dyy
9
Transistor Drop
D ode Dro
图155电路数据
l. Lead Angle of Trigger:触发超前角。触发超前角设置为0度可以使导通相绕组获得最大
平均感应电压。触发角大于0为超前,小于0为滞后
2. Trigger Pulse Width:触发脉冲宽度(电角度)
3. Transistor Drop:开关管压降
4. Diode Drop:二极管压降。对于S3和S4型电路,二极管压降为开路相的全电压(额定电压)
5. Maximum Current:对于CCC控制类型的电流上限。
6. Minimum Current:对于CCC控制类型的电流下限。
1533定子设计
在项目树下双击图标 Machine> Stator显示 Properties会话框
在 Stator列表中,如图156,所示设计定子铁心
Properties: SRM_B-6p1500rpm55oW
Stato
Name
Value Unit
Outer Diameter 120
nner Diameter 7
mm
ength
mn
Stacking Factor 0.95
Steel Type
D2350
Number of Poles 8
Embrace
05
Yoke Thickness 9
mItT
图15.6定子数据
1. Outer Diameter:定子外径
2. Inner Diameter:定子内径。
3. Length:定子铁心的轴向长度。
4. Stacking factor:定子的选压系数
5. Steel Type:定子铁心材料类型(参考7,3节设置材料类型)
6. Number of Poles:定子所含的磁极数目。
7. Embrace:极弧系数。
8. Yoke Thickness:定子轭部的厚度。
点击OK关闭 Properties对话框
15.3.3.1定义定子绕组
双击项目树中的 Machine> Stator winding图标,显示 Properties对话框
Dole
在如图15.7所示的 Winding列表中定义导线、导体和定子绕组
Properties: SRM-B-6p1500rpm550W-RMxprtDesign1
winding
Name
Value
Unit
sulation Thickness
03
etn
End Adjustment
0
Perallel Branches
Turns pepOle
142
Jumber ot sua
Wire wren
008
mn
图157磁极尺寸
1. Insulation Thickness:定子和励磁绕组之间的绝缘层厚度。
2. End Adjustment:定子线圈的端部长度调整
3. Parallel Branches:定子一相绕组的并联支路数
4. Turns per Pole:每个定子磁极下的匝数。0表示自动设计每极匝数。
5. Number of strands:每个导体中导线的并绕根数。输入0, RMxprt会自动设计根数。
6. Wire Wrap:漆包线的双边漆皮厚度。输入0后能从导线库中自动获得
7. Wire Size:定子绕组导线的直径(输入0,RMxp会自动设计)。用户可选择圆导线或扁
导线两种型号。当槽型为1到4时,圆形导线可用(参考7.4.1节设置圆导线)。当槽型为5或6时
扁导线可用(参考7.4,2节设置扁导线)
8. Coupled Ratio:耦合比。只有当电路类型为线圈耦合型是有效,应在此输入与主电路耦合
的线圈匝数比。
点击OK关闭 Properties对话框。
15.3.4转子设计
在工程树下双击图标 Machine>Roor显示 Properties会话框。在 Rotor列表中,输入转子设
计数据,如图15.8所示。
Properties: SRM_B-bp1500rpm550W-RMxprtD
Nam
Outer Diameter
74
mm
inner Diame
30
ang
65
irm
teal TvA
D23
ng
95
mber of Polet
Ember角
05
Yoke Thickness
图15.8转子数据
Outer Diameter:转子外径
2. Inner Diameter:转子内径
3. Length:转子铁心长度
4. Steel Type:选择转子材料(参考73指定材料类型)
5. Stacking Factor:转子的选压系数
6. Number of Poles:转子极数
7. Embrace:极弧系数。极弧实际的角度与最大磁极角度之比,在0到1之间
8. Yoke Thickness:转子轭部的厚度。
点击OK关闭 Properties对话框
53.5定义转轴数据
定义转轴数据
1点击项目树中的 Machine> Shaft图标,显示 Properties对话框
2在如图15.9所示的Shat列表中,选择或清除 Magnetie shaft选项,以指定转轴是否由磁性材
料制成
3点击OK关闭 Properties对话框
Properties: SRM_ B-6p1500rpm5
Shaft
Name
Value
Magnetc Shaft
图159转轴设置
154开关磁阻电动机的求解
15.4.1解决方案设置
在对设计方案进行分析前,先进行儿项选择设置:
设置计算方案:
1.在项目树下用右键点击 Analysis图标,然后右键菜单中点击 Add Solution Setup,显示
Solution Setup对话框
2.在如图15.10的 General列表中定义计算方案的数据。
Properties: SRM-B-6p1500rpm550W. RMxprtDesign1
Generel
Name
Value
N
Setup
Operation Type
Motor
Lood Type
Const Power
ted output Pon
550
Rated Voltage
220
Rated Speed
1500
rpm
□ Operating Tempereture75
cel
图15.10解决方案设置
) Operation Type:运行方式
2) Load Type:从下拉列表中选择负载类型(参考78.2发电机负载类型)
3) Rated Output Power:电机额定输出功率。
4) Rated voltage:电机线电压有效值,并选择其单位。
5) Rated speed:额定转速,在电动机负载端的理想输出转速。
6) Operating Temperature:电机运行时的工作温度。工作温度会影响绕线的电阻,因此
会影响电阻损耗。
3点击OK关闭 Properties对话框
154.2求解
1.点击 RMxprp validation Check,显示 Validation Check的消息框。
2.如果设置有问题,可以通过窗口中的诊断消息解决。
3.点击 Close关闭 Validation Check的消息框
4.当设计被确认后,点击 RMspe> Analvze All.
5.分析过程会在过程 Progress窗口中显示,分析信息会在 Message manager窗口中显示。
15.5开关磁阻电动机的设计输出
当 RMxprt完成求解后,可采用下面的方法观察和分析计算结果:
15.5.1查看计算结果
、点击 RMxprt>Results>Solution Data显示 Solutions对话框,其中包含4个列表。看完结果后,
击 Close来关闭 Solution消息对话框。
15.5.1.1解决方案数据
在 E Solution Data列表中的Data下拉列表由有关于三相感应电机的5个数据表
1满载运行
输入直流电流 Input DC Current3.8435A
相有效电流 Phase RMS Current4.24819A
相电流密度 Phase Current Density I6457
磨擦和风损耗 Frictional and Wind Loss761799W
铁心损耗 Iron Core Loss39.1931w
绕组铜损耗 wind ing Copper Loss230.102W
晶体管损耗 Transistor Loss I5099gW
二极管损耗 Diode Loss5.39552W
总损耗 Total Loss295409W
输出功率 Output Power550.127w
输入功率 Input Power845.536W
效率 Efliciency65.0625
额度转速 Rated Speed952248rpm
额度转矩 Rated Torque5.51676 Newton Meter
磁链 Flux Linkage0.43lIl8Wb
定子磁极磁' Stator-Pole Flus Density I68013tesa
定子轭磁密 stator- Yoke Flux Density1.36574tesa
转子磁极磁密 Rotor-Pole Flux Density I2835tesa
转子轭磁密 Rotor- Yoke Flux Density I36574tesa
绕组阻值 winding Resistance3.|8752ohm
绕组漏电感 Winding Leakage Inductance I.8687mH
铁心损耗电阻 Iron-Core Loss Resistance167994ohm
相电流频率 Frequency of Phase Current952248Hz
最大输出功率 Maximum Output Power730.021w
材料消耗:
定子铜密度 Stator Copper Density8900
定子铁心密度 Stator Core Steel Density7820
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