maxwell软件--通用电机.doc

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1、18通用电动机在用户已经掌握RMxprt的基本使用的基础上，我们将一些过程简化，以便介绍一些更高级的使用。有关RMxprt的详细介绍请参考第一部分的章节。18.1分析方法对于直流电动机，如果励磁绕组与电枢绕组串联，则是串励电动机。由于换向系统的存在，电枢电流和励磁电流会同时改变方向，因此当它的端电压方向改变时，产生的电磁转矩的方向也不变。这就意味着电动机不仅能在直流电源下运行，也能在交流电源下运行，因此串励电动机又称为通用电动机(UniM)，或称串激电机。通用电动机的定子上装有主磁极绕组，主磁极上的励

2、磁绕组产生极性为N机和S极交替排列的p对定子磁场。励磁线圈既可以由直流电励磁，也可以由交流电励磁。转子上分布的绕组称为电枢绕组，与换向器相连，换向器跟随转子一起旋转。电刷与换向器始终保持电连接，当电流经电刷和换向器流入旋转的电枢绕组时，在转子电流和定子磁极产生的磁场的相互作用下产生了电磁转矩。换向器使电枢绕组磁势在空间分布是固定的，该磁势轴线始终与永磁体产生的磁势轴线垂直。对于这些电动机来说，换向器起到了机械整流的作用。通常，在频域范围内分析通用电动机的性能，通用电动机的电压方程为：(18.1)式中，

3、Ra、Rf和Rb分别表示电枢电阻、励磁绕组电阻和电刷接触电阻，La、Lf和Maf分别是电枢自感、励磁绕组自感和二者之间的互感，Gaa和Gaf分别是电枢电流和励磁电流对应的感应电动势系数，ω是电枢电流的角频率，ωe是转子速度（用每秒的电弧度来表示），Z是等效的输入阻抗。电感和反电势系数是经线性化处理的非线性参数。当电刷轴线与q轴重合时，(18.2)如果给定转子转度ωe，电枢电流I可以通过端电压U计算：(18.3)输入电功率可以直接通过电压和电流计算得到，如：(18.4)输出功率（机械功率）为：(18.5

4、)式中的Pfw、Pb、Pcua、Pcuf和PFe分别表示风摩损耗、电刷压降损耗、电枢铜损耗、励磁绕组铜损耗和铁心损耗。输出的机械轴转矩T2为：(18.6)电机效率为：(18.7)18.2主要特性18.2.1支持交流和直流电源供电通用电动机既可以由交流电源供电，又可以由直流电源供电。在RMxprt中，将电源频率设置为0，表示由直流电源供电。18.2.2支持单叠绕组和复叠绕组设计RMxprt支持叠绕组设计，并能通过下式自动计算并联支路对数。(18.8)式中的p为极对数，m为复倍系数。18.2.3支持单波绕

5、组和复波绕组设计RMxprt支持波绕组设计，并能通过下式自动计算并联支路对数。(18.9)式中m为复倍系数。18.2.4支持虚槽结构设计直流电机的电枢绕组一般为双层绕组。许多情况下，为了简化冲片结构，常把几个线圈边放在同一个槽内，因此槽数Z将比线圈数S少，他们的关系是(18.10)其中μ为槽中每一层的线圈边数，称为虚槽系数。因此每槽导体数为2μ的倍数。RMxprt能够处理μ≤4的各种虚槽设计18.2.5为有限元电磁场分析输出换向文件当采用有限元分析直流电机分析时，必须知道换向元件极性的变化。RMxpr

6、t将与换向元件位置和极性变化的相关数据保存到com_file.txt文件中，以便Maxwel2D分析时调用。13.3通用电动机设计这一节,我们将演示三相感应电动机设计的一般流程。点击Start>Programs>Ansoft>Maxwell12>Maxwell12从桌面进入Maxwell界面。从RMxprt主菜单条中点击File>New新建一个空白的Maxwell工程文件Project1。从RMxprt主菜单栏中点击Project>InsertRMxprtDesign。在SelectMachineTy

7、pe会话框中选择UniversalMotor，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UniM_2p12500rpm100W.mxwl，可从下拉菜单选择SaveAs然后点击Save返回RMxprt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：1.设置模型单位(参考章节2.3.2.7设置模型单位)：2.配置RMxprt材料库(参考章节3.4.1配置材料库)：3.编辑线规库(参考

8、章节3.3.2到3.3.6)：当选择UniversalMotor做为电机模型时，必须输入如下几项：1.Generaldata.（基本性能数据）2.Statordata.（定子数据）3.Rotordata.（转子数据）4.Solutiondata.（解算数据）18.3.1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18.1所示的Machine列表下定义基本性能数据。图18.1基本性能数据1.MachineType