基于Ansoft的永磁同步电动机设计与仿真

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1、第53卷第5期农业装备与车辆工程2015年5月Vol.53No.5AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGMay2015doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2015.05.011基于Ansoft的永磁同步电动机设计与仿真尤迪，张学义（255049山东省淄博市山东理工大学）[摘要]根据永磁同步电动机的额定数据，对电机的转子、定子及气隙进行设计计算；然后运用Ansoft软件对所设计的电机进行建模，仿真求解电机在空载和稳态下的感应电动势、齿槽转矩、转矩、感应电流，最后运用仿真结果计算电机的直轴和交轴电感，通过仿真结果校核电机性能是否达标。

2、[关键词]结构设计；仿真分析；计算电感[中图分类号]TM341；TM351[文献标识码]A[文章编号]1673-3142(2015)05-0047-04DesignandSimulationofPermanent-MagnetSynchronousMotorBasedonAnsoftYouDi,ZhangXueyi(ShandongUniversityofTechnology,ZiboCity,ShandongProvince255049,China)[Abstract]Basedontherateddataofpermanentmagnetsynchronousmotor,themotorr

3、otor,statorandairgaparedesignedandcalculated;then,amodelforthedesignedmotorisestablishedusingAnsoft,asimulationismadetosolvetheinducedEMF,coggingtorque,torqueandinducedcurrentofthemotorwhenitisnoloadandinsteadystate.Finally,thedirectandquadratureaxisinductanceofthemotoriscalculatedusingtheresultofth

4、esimulation,themotorperformancewhetheraccordingwiththestandardischecked.[Keywords]structuredesign；simulationanalysis；calculationofinductance0引言混合放置方式。切向磁化结构中，永磁体呈并联工作状态，可以有效提高发电机的气隙磁密，但稀土永磁同步电动机结构简单、体积小、重是轴部漏磁过大，需要采取复杂的隔磁措施；混量轻、效率高、功率因数高，近年来得到迅速发[1-2]合式结构的转子，若径向和切向永磁体的尺寸和展，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。位置配置合理，可以

5、大大提高气隙磁密，但其结由于不同用途对电机的结构和性能要求也不尽相[3]构复杂，永磁体用量大，转子强度低。本设计同，因此根据要求设计出合理的电机结构及尺寸采用表贴式转子结构，该结构制造工艺简单，漏十分必要。磁系数小。1电机结构设计根据公式（1）可以求出电机的极对数p为2，电动机的额定数据如表1所示，根据电动机所以转子的结构形式确定为四极表贴式转子。的技术要求可以大体确定电动机的结构和尺寸。（1）表1电机的额定数据Tab.1Rateddataofthemotor式中：n——转速；f——电源频率；P——转子极对数。额定功率PN/W5501.2基本尺寸确定相数m3[4-5]本设计选用永磁体为钐钴磁钢

6、XG196/96，额定线电压UN/V220额定频率fN/Hz50矫顽力为690kA/m，剩磁感应强度为0.91T，最3额定转速nN1500大磁能积（BH）max为127~207kJ/m。1.1转子结构形式确定根据所选的转子结构形式和稀土永磁体材料根据永磁体在转子中的放置形式，一般可以磁性能确定气隙磁密Bδ，再根据散热条件确定将稀土永磁电动机分为三种：径向式、切向式和负荷A的估计值。将估算的气隙磁密Bδ和负荷A代入永磁体收稿日期:2015-03-04修回日期:2015-03-2548农业装备与车辆工程2015年体积的估算公式（2）中可算出永磁体体积的估[1]计值：（2）式中：Km——裕量系数；L

7、M——永磁体轴向长度。根据公式（3）确定电机的电枢内径D和电1.永磁体2.定子3.轴4.转子铁芯枢铁芯长度L[2]：图1电机结构图Fig.1Motorstructurediagram（3）2电机性能仿真实验式中：P′——计算电磁功率；αi——计算极弧系数；KB——磁场波形系数；KW1——电枢基波2.1空载仿真实验绕组系数。运用Ansoft14软件中的RMxprt对电机进行建1.3定子设计模，然后运