永磁同步电机交直轴电感计算

1、参数化扫描的有问题，但是趋势应该差不多永磁电机永陵同步电机分为表面式和内置式。由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻和交轴磁阻相等，因此交立轴电感相等，即Ld二Lq.表现出随极性质。对于内置式，直轴磁阻大于交轴侦阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此LdLq,表现出凸极电机的性质。磁动势、磁阻：磁场强度H沿一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号U表示，单位为A。磁场强度沿一条闭合路径的积分等于等于该路径所包用的电流数，即F=4Hdl=称为安培环路定律。由于磁场为电流所激发，上式中回路所环绕的电流称为磁动势，用F表示（A）。在电机设计中，为简化汁算，通常把电

2、机的各部分磁场简化为相应磁路。磁路的划分原则是:每段磁路为同一材料:磁路的截面积大体相同:流过该磁路各截面的磁通相同。电机等效磁路的基本组成部分为磁动势源、导磁体和空气隙，磁动势源为永磁体或通电线圈。图3-1为一圆柱形的磁路，其截面积为A,长度为L,假设磁通都通过该圆柱体的所有截而且在其截面上均匀分布，则该段磁路上的磁通和磁压分别为;二;与电路中电流和电压的关系类比，定义/?加=二,为该段磁路的偃阻.上式称为偃路的欧姆定律。磁阻用磁路的特性和有关尺寸为=4（L是长度，p是磁导率），与电阻的表达式在形式上类从AuA似。磁阻的倒数为磁导，用八表示，A=众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范阳内

3、均匀分布、铁心端部无磁场边缘效应，则气隙磁压降为吊=Hs8=6=£斗,式中，P为每极磁通；6为气隙长度：400小T为极距；La为铁心长度。调速永磁同步电机转子结构分为表面型和内置型。由于永磁体特别是稀土永磁体的磁导率近似等于真空磁导率，对于表面式，直轴磁阻与交轴磁阻相等，因此交内轴电感相等，即Ld二Lq,表现出陷极性质。而对其他结构，田人广交轴磁阻，因此LdLq,表现出凸极电机性质。我认为为于表面式，因为永磁铁的磁导率等于空气的磁导率，所以，就相当于,在转子的外层都是空包，这样磁动势的距离一样，所以磁阻一样。而对于内置型，交轴的计算路径都是铁心和转子外部的空气。而直轴会在转子中通过电

4、磁铁，所以经相当于贴心中间有一部分的空气，这样整体的磁导率就卜降了。所以Lm分母变大，磁阻就变大了。=匕=上_3宜曜。"叼_3兀*（）4_I的秘if-8劭p2q_8p2lg_8p2lg-8p21心快电机）；所以磁阻和交直轴电感成反比。电感的计算ansoft+maxwell+电感计算电感有三种定义：初始电感、视在电感和增量电感。1、初始电感是指励微电流很小时，工作在B-H曲线的线性区，一般用于小信号分析。2、视在电感是针对线型磁性材料而言的。3、增量电感是指励磁电流比较大时，工作在B-H曲线的饱和区，一般用于大功率电源。电感计算的方法：1、矩阵法在Parameter中设置电感Matri

5、x.计算完了之后,在solution的Matrix中可以看到结果。这种方法也适用于多线圈的自感，互感计算，但前提是B-H是线性的或者工作在初始的线性区,而在饱和区时就不对了。2、增量电感也就是我们常说的饱和电感或者叫动态电感，需要用导数计算dphi/di.Ansoft的导数是这样表示的derive(phi)/derive(i)o这样的计算结果覆盖整个B-H曲线，包括饱和区。还可以做参数化扫描，得到电感随电流变化的曲线(饱和电流曲线)。MaxwellPMMotorLdLq永磁电机交直轴电感LqLd仿真计算ANSOFT实例详解对Ansys计算永磁同步电机交直轴电感进行实例仿真。1、用Ansys的P

6、arameters/Matrix模块进行三相电感的计算。O二O(deg自HItestl(Magnetostatic,XY)*Model上9d.Properties:IPM1LdLqtesttestl回口JBoundariesr-r-3Excitationse1HPProjectLocalVariablesCValueOptimizationTuNuneValueidie*sqrt(3)*sin(TheN30FB1ie*sqrt(3)*cos(The1aropertiesNameidie*sqrt(3)*sin(Thet)N30PB1iqie*sqrt(3)*cos(Thet)ie5Thet0对

7、id、N、Pb、iq>ie、Thet进行参数设置,全局变量。将转子D轴和定子A相轴线对齐，这样8:0.id=V3iesin/?;iq=V3iecosp;T=Tm+Tr=岫(岫)cosB+9&-Ld)(V3Ie)2sin20;Ld,Lqciq(id-0,Thet=0)Ld,LqvsTbet(+0/340)to20)043SOBO70»90Thet(degl【HEEP!2040ecwixIe(Al|=lcVsqrt(3)sin。sin(6一，sin(6+，iu=sqrt(2/3)*id*N/PB；iv=sqrt(2/3)*(-id/2-sqrt(3)/2*iq)*N/Pb；

8、iw=sqrt(2/3*(-id/2+sqrt(3)/2*iq)*N/Pb；日RAUAtfitriB5Exei；j4©UIJProjectIProperUesV&8J?4neVIJTyreCurrentCurrentsqrte/3)*id*H/P3DirectionPositive将abc三相电流写成id、iq的函数，直接写入激励源中，并且将N匝也加入到电流激励中，直接出正确的结果。mEwSduin.Wib-!。，1”，核1.176.二/0电收14如如出1|四：|中作bifib|Cirvrr<i<%b-»T»yr*|*cS»ritr&

9、#187;r<|,meMm百UkIniro?«t4HnlrtelruRF鸵Parameters：hMatrbclKFFFKPFPFP2M”IBafixsUnfin“«ZLyvZ/"，W，i”z”“”Z”MMtn，在Matrix里设置入电流端和相应的返回端。并将ABC三相电流归组。参考Ansoft12在工程电磁场中的应用P111oN:单层线圈匝数;PB：线圈并联支路数；I是磁动势；入是磁链：Ie相电流有效值:B是电流值超前交轴角度。2、用Excel或Matlab将三相电感进行D-Q变换。=Cr*LMnv*C*；d（单匝磁动势）；LAqJL'q.当在Ma

10、trix中设置成多匝和多支路（实际值）时，LdLq不乘以极对数之类的,直接算出来的矩阵乘以两个C就行。Wig人5心U.Ritte4v/Mte44mleMWuM谛SS16Mg蚤-E我-当在Matrix中设置成单匝和单支路时，LdLq还要乘以极对数之类的。计算的结果是1匝，三相并联支路数为1,默认定转子铁心铁长为1米时的三相电感值,在步骤3时折算到实际值。Jrcut斤3Er.ti'aesPH_AJU】/，WZJU3JPHJB1PHJ：1忆H”2*a*I；a是对称数，对四分之一模型而言，就是4：I是定转子长度。A是磁链。必=非?咽efBci；Lm=葛的浇乙表面式结构，交直轴励磁电感相等，用L

11、m表示；rg为电机气隙平均半径；lef为电机铁芯有效长度：1g为气隙等效长度。要分析电感，Matrix,激励源必须是电流源，不能是电压源。法一的求解器必须是静电场,法二的求解器可以是瞬时场。先根据Rrmprt生成Maxwell2D模型，（先不用打散,然后打开左侧sheet-copper.?.行蜜多I且，全部选中，右击-"edif'JBoolearT-”separatebodfes）把线圈都分#要不一个线圈代表者4个，但是大家的方向都不一样。然后，根据Rmxprt里的绕线，分别给每一个线圈设定出线的方向和激励电流的大小。然后，左面的“excitation”里就会有许多电流，合成

12、ABC三相。）右击标!®（Maxwell2D）44solutiontype*“Magnetostatic（静电场）"udesignsetting""Matrixcomputation"_"Apparent".然后,分别在四分之一模型中,右击左侧“copper”中的绕组aassignexcitation*'一“current给各个绕组加电流和方向。右击左侧“copper”中的绕组“assignexcitation”4*setMagnetizationComputation"0右击左侧“parameters&q

13、uot;°Assign",Matrix",然后双击卜面的Matrix的小蓝色方框一一“setup”,把正方向的线圈画勾，如果有回路，则在后面选择相应的回路端。一一“PostProcessing",按住Ctrl,把相应的4个B相都选中，“Group”，把右面的组名字改成PHB就好了。其他两相照做，但是A会少一个。.右击“analysis”*setup”"analize”右击°resultsM44solutiondataM-一就会出现各种电感，把"postprocessM画上勾，就是相应的三相等效电感矩阵。-rt：S2lZ3Px

14、oftleICowcezeIT«r«w?Pe”|mm、zJ5P丁d局FAoiPio；fr.<ed必28182CiC2C31C4OjZQjJoxmxi.二一4Q：15567400X25：0114252。比公必0侬S31-aa)l224->JX-4871U00171M90037924Q9O172>909Go424J0DW1；Cl3101c2uOOC26W00O7W»oowwQ001215>477JM)63CCWO06。仲，月Bl<13»T!55T00017213,OOQIBC0C63883OOC2S4920ggC90133*9O

15、»11»cmw<1007630CCCB5H2B2OCDMR-03MW<7736-005OOC2849：C0062»400053796<X2»<50D1J5W0CD1McwaaiB)0001QWOOC2BAIU00083MOOOW?XC.9G2»%“型EH<1001X1B4033»484)3X240coin»QocmnOOUtMSomi»«C0CD47MKV2»4DOIMT00001)72C8slCloow5mOOOPW-OOE”，洸制。即22»006210

16、OOttMH001的C2<100122(6<130101(2O4Q25M05026321eoonsa410C13574C.SG25350M41540DC664XC3030123414331004COOS6MQXX3S3100136-C0C1XT00001372C.OCSMU00CS5412OOCM2D59X2G452C40M1XB2OIOI2IB400知®woiusnOOC282?C.00120M0082WMatrixSetupPostProctssing|EntryTurnsGroup->ISoupBranchesEntriesA2IA3IA4IB1IB2IB31

17、B4IClIC2IC3IC4I>HC1A2,A3,M131,12,B3,B4工C3,C41(Ungx-oupI确定1取消LuLvLwcalculation(single)Lu0.058033-0.02439-0.02077LdL(qIeLv-0.0243920.060181-0.023620.0805628330.0028194915ALw-0.020765-0.023620.0576680.002819490.0825405CTcalculation(final)0.8164966-0.40825-0.4082514.1597235914.507318280-0.707110.7071

18、07C649660-0.408248-0.70711-0.4082480.707107LlSolutions:asun-1-Max!2DDe$ignl|nI3|S3Srnjldfion：W囚他JoUq<|gqCnn沙七年4+83力弘3253万£211为芟&*2$PSTTnet，3W/Comsgm。PorjTerv-113cMSttliesE-pcr.Souiton.|MarwlJJ>3|2dIrdjdanceUrilx:|twH-,d£中<rlCicuf.PHA|PHB|PK3HA0053033-0.024392-0D207B5?HB-00243S

19、20.0GD181-0023616W-0020765-0023G16OO576G8Close电机参数（Rmxprt参数）：额定电压：220V：额定转速：1500rpm；温度：25；定转子长度：0.065m：D轴电枢反应电感Q轴电枢反应电感D轴同步电感Q轴同步电感电枢绕组漏电感12.1607mH12.1607mH14.9382mH14.9382mH2.7725mHD-AxisreactiveinductanceLadQ-AxisreactiveinductanceLaqD-AxisinductanceLl+LadQ-AxisinductanceLl+LaqarmatureleakageinductanceLI第二次测量：LuLvLwcalculation(single)Lu0.060164-0.02376-0.02283LdLqIeLv-0.0237590.061091-0.024410.0832560.00077595915ALw-0.022827-0.024410.0602670.0007759590.08509CTcalculation(final)0.8164966-0.40825-0.4082514.6330745614.95541840-0.707110.707107第一次参数化：ie