基于Ansoft的通风机用永磁无刷直流电机设计与分析.pdf

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1、基于Ansoft的通风机用永磁无刷直流电机设计与分析明国锋，陈贤阳，李芳玲(广东工业大学自动化学院，广东广州510006)AnalysisandDesignofPMBLDCMotorsforVentilatorsBasedonAnsoftMINGGuo—feng，CHENXian—yang，LIFang—ling(FacultyofAutomation，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，China)摘要：采用Ansoft中RMxprt模块，对通风机的占空比来进行无极调速，且调速范围宽，还有具有用永磁无

2、刷直流电机进行设计，得出了电机各部分不失步、功率密度高和高效节能等优点l_1]，特别适合的尺寸和相关参数，并采用Maxwell2D模块对该电在通风机等风机节能领域中使用。永磁无刷直流电机空载时的相关特性进行仿真和分析。最后对仿真机的转子中采用永磁体，使得电机的励磁特性发生结果与样机试验结果的各项性能指标进行了对比，了很大的变化，给电机的设计、分析和研究提出了许验证了仿真模型和分析的准确性。多新的问题和研究课题。关键词：永磁无刷直流电机；Ansoft；设计与分1永磁；rc,g,l直流电动机参数的确定析1．1主要尺寸的确定中图分类号：TM351电动机的主要尺寸可由以

3、下公式确定_2]：文献标识码：ADnNL6．1文章编号：1001—2257(2014)01—0043—03一PaiKKwABeAbstract：ThePMBLDCmotorsforventilatorsD为定子内径；L为铁芯长度；为额定转hasbeendesignedusingtheRMxprtmoduleof速；P为计算功率，取1．25×PN===187．5W为极Ansoft，acquiringthephysicalsizeandrelativepa—弧系数；A为电负荷；K。为气隙磁场波形系数；Kwrametersofeachpartofthemotor，an

4、dtheMax—为基波绕组系数，本电磁方案用集中绕组；B为气well2Dmodulehasbeenutilizedtosimulateanda—隙磁密平均值，主要由所选永磁材料决定。考虑现nalysistherelativecharacteristicsofthemotoras有的电机外壳尺寸，本电磁设计方案取D一64ithasnoload．Atlast，comparedeachperformancemm，L一2Omm。indexoftheresultofsimulationwiththeresultof1．2磁性材料的选择samplepracticalmach

5、ine，provestheaccuracyof目前，永磁无刷直流电动机采用的磁性材料主thesimulatedmodelandtheanalysis．要是铁氧体和钕铁硼永磁材料。永磁无刷直流电动Keywords：PMBLDCmotors；Ansoft；analysis机可以通过增加磁铁的厚度和供磁面积来增大气隙anddesign磁通。转子磁极采用磁性比较弱的磁性材料，磁负荷比较低，使电动机的齿槽转矩和输出转矩波动也相对比较小，能减小电动机噪音及实现电动机的较0引言平稳运行，而且钕铁硼价格远远超过铁氧体，是铁氧体价格的10倍以上。因此，在电动机尺寸允许的情我国的风

6、机数量巨大，耗电量惊人，风机节能越况下，在通风机用永磁无刷直流电机中，选择铁氧体来越受到大家的关注，而变速节能是风机节能领域作为磁性材料是比较合适的。的重要环节。永磁无刷直流电机可以通过控制电路1．3磁体形状的选择和尺寸的设计收稿日期：2013一O8—2O永磁无刷直流电机转子上的永磁体安装方式可《机械与电子}2014(1)·43·基于Anso{t的通设计与分析32O97643109494941块对电机进行空载磁密分7析38，3可8得38到3电84机2任34意67运8行2912346789l47924788l469147924062847eeeeeeeeeeeee

7、eeee++++++++++一一一一一一一时刻的空载磁密分布图。O电O0机0空00载0运00行O在00某0一0O时O刻0OO0OO0000O00OOOO00000O0OO0l111117的空载磁密分布如图3所示。t}ms图5电动机齿槽转矩3．5气隙磁密FFT分析采用Ansoft软件中的Maxwell2D模块对气隙磁密进行傅里叶分解，得到气隙磁密的傅里叶分解的空间谐波分布，如图6所示。图6中的纵坐标表图3空载磁密分布示气隙磁密基波与谐波的幅值，单位是特斯拉。由从图3可以看出，电机的磁密分布比较均匀，没FFT分析图可看出，基波含量最大，达到了0．4168有出现磁密过

8、高的区域。选取电机运行的