电磁场仿真分析.doc

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1、编写：校对：审核：批准：密级：名称：XX永磁同步电机仿真分析报告朴渡科技内容提要：对18kW永磁进行电磁场、温度场和力学结构仿真分析。主题词永磁同步电机；更改栏更改单号更改日期更改人更改办法目录1电机简介-4-2主要分析项目-5-3电磁场仿真分析-6-3.1转动惯量计算-7-3.2工作点1性能仿真-7-3.3工作点2性能仿真-9-3.4工作点3性能仿真-11-3.5转矩-电流特性-14-3.6反电势正弦畸变率分析-15-3.4电机磁密分析-17-3.5退磁校核-19-3.6齿槽转矩仿真-19-3

2、.7电感仿真-20-1电机简介18kW永磁同步电机由***公司提出。电机具体指标见下表1。表118kW_PMSM性能指标序号参数单位设计值1工作点1转速n1rpm8000转矩T1N·m17.91相电流IΦrmsA待定2工作点2转速n1rpm8000转矩T1N·m21.5相电流IΦrmsA待定3转动惯量Jm(电机转子、旋变、制动器)kg·mm²待定4额定工作电压VDC2705电机尺寸mmΦ158×160mm6电机质量G（不含控制器）kg≯15(暂定)7效率%≥808冲击电流A≤120电机工作环境温

3、度为-55℃~+70℃，工作制S1（长期工作），如下表所示：表2电机工作情况转矩(N.m)转速(rpm)时间(min)17.918000长期连续21.58000≥202主要分析项目借助仿真设计平台，对JXX进行电磁场、温度场、力学结构的仿真分析。本次仿真所采用的软件件下表2。表3计算机软件设备软件名称生成厂家版本号AnsysMaxwell美国Ansys公司16.0具体分析分析内容见下表3。表418kW_PMSM仿真分析内容仿真项目分析内容电磁场仿真电磁转矩、转矩波动绕组铜耗、定子铁耗、转子涡流损

4、耗、效率退磁校核、齿槽转矩、定转子各部分磁密3电磁场仿真分析针对JXX电机的两个工作状态(性能指标见下表5)，对其进行电磁场有限元仿真。表5418kW_PMSM性能指标1额定工作点转速n1rpm8000转矩T1N·m17.912极限工作点转速n2rpm8000转矩T2N·m21.5首先建立电机的二维有限元全周期分析模型，如图1所示。图中黄、兰、绿分别表示A、B、C三相绕组，永磁体N、S极分别用红色、蓝色表示，转子护套用橙色表示。图1电机有限元分析模型对电机定子、转子、护套、永磁体、绕组、气隙进行

5、剖分，其网格剖分效果如下图2所示。网格划分均匀，气隙处网格密度最大，满足瞬态场有限元分析的要求。图2电机网格剖分效果电机正弦波驱动，采用Id=0控制方式。3.1转动惯量计算表6转动惯量精确计算磁钢护套转轴挡板转子轭旋变总和转动惯量1324.90849.9107110.9399744.64029003126.6转动惯量为3126kg.mm²，满足任务书要求。3.2额定工作点性能仿真电机在额定工作点性能仿真结果见下表7。电机在该工作点，定子铜耗为129.0674W，定子铁心损耗243.1106W，转

6、子部分(包括转子轭、磁钢、转子护套)涡流损耗为185.6405W，电机的效率为95.5%。表7额定工作点性能指标仿真转速(rpm)8000电流密度(A/㎜²)4.803转矩(N.m)17.91线负荷(A/mm)46.6854相电流(A)55热负荷(A²/mm³)224.231相电势max(V)127.5759铜耗(W)189.9688相电势rms(V)94.7294铁耗(W)176.9034线电势max(V)231.4032转子涡流损耗(W)103.9389线电势rms(V)163.5657电机

7、效率96%KT(Nm/A)0.3256外加线电压max(V)237.97KE(V/krpm)28.9254转矩波动2.36%电机的转矩波形、相反电势波形、线反电势波形、定子铁耗和转子涡流损耗损耗曲线分别见图3至图6。图3转矩-时间曲线图4相反电势波形图5线反电势波形图6定子铁心损耗（红色）&转子涡流损耗（蓝色）曲线3.3极限工作点性能仿真电机在极限工作点性能仿真结果见下表8。电机在该工作点，定子铜耗为257.2272W，定子铁心损耗208.4185W，转子部分(包括转子轭、磁钢、转子护套)涡流损

8、耗为118.7989W，电机的效率为95.6%。表8极限工作点性能指标仿真转速(rpm)8000线负荷(A/mm)54.3249负载转矩(N.m)21.4962热负荷(A²/mm³)303.621相电流(A)64铜耗(W)257.2272相电势max(V)137.6328铁耗(W)208.4185相电势rms(V)99.3111转子涡流损耗(W)118.7989线电势max(V)248.599其它损耗(W)150线电势rms(V)171.555电机效率96.1%KT(Nm/A)0.外加线电压ma