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磁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，因此交直轴电感相等，即 Ld=Lq,表现出隐极性质。对于内置式，直轴磁 阻大于交轴磁阻（交轴通过路径的磁导率大于直轴），因此Ld<Lq,表现出凸极电机的性质。磁动势、磁阻：磁场强度H&一路经的积分等于该路径上的磁压，用符号 U8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围的电流数，即F = %?=看?=1?,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（

2、A）。在电机设计中，为简化计算，通常把电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 有截面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玲;hla,与电路中电流 和电压的关系类比，定义？?？=三为该段磁路的磁阻，上式称为磁路的欧姆定律。磁阻用?磁路的特性和有关尺寸为？?？=k（L是长度，仙是磁导率），与电阻的表达式在形式上类 似。磁阻的倒数为磁导，用？表

3、示，A = 箸。众所周知，若气隙长度均匀、磁密在一个极距范围内均匀分布、铁心端部无磁场边缘 ?”？ . . 效应，则气隙磁压降为？?？= ?=诟？=河赤石,式中，为每极磁通；6为气隙 长度；r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，因此交直轴电感相等， 即Ld=Lq,表现出隐极性质。而对其他结构，直轴磁阻大于交轴磁阻，因此Ld<Lq,表现出凸极电机性质。我认为对于表面式，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气，这样磁动势的距离一样，所

4、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下降了。所以LMHS变大，磁阻就变大?3? ?3 兀？多？?0?3 兀？?？?0?3兀？?？1 且了。 一？ =? = 8 0?2?=8?2?=8?2 ? ? =8?2 ? ?（作极电机）；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、初始电感是指励磁电流很小时，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

5、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Matrix。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)。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)。Maxwell_PM_Mot

6、or_Ld_Lqp永磁电机交直轴电感LqLd仿真计算ANSOF我例详解对Ansys计算永磁同步电机交直轴电感进行实例仿真。1、用Ansys的Parameters/Matrix 模块进行三相电感的计算。0对id、N Pbx 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.?= £?sin ?;? = v3? cos ?;? = ?+ ? = ?(v3?) cos?+ -2? (?- ?)(v3?) sin 2?;?8s ?2? = c?；c=4C0S(?-3?) ?cos(?+ 2?)sin ?sin (?- 3?);2sin (?+3?)iu =

7、 sqrt(2/3)*id*N/PB;iw= sqrt(2/3*(-id/2+sqrt(3)/2*iq)*N/PB;YaLiijeJ aneU1_PCurrerttCinrtiitsqrl(2/3)*id*JVF0JiiectionIcsi ti vsPr叩e m后iv = sqrt(2/3)*(-id/2-sqrt(3)/2*iq)*N/PB;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。在Matrix里设置入电流端和相应的返回端。并将 ABCE相电流归组。参考Ansoft12在工程电磁场中的应用P111。N:单层线圈匝数;Pb：线

8、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。? ? ?”= ? ? ?!. ' ? ? ? = ? = ?97? ? ?？?.? ? on?；? = ? ? ?； ?=? ? ?99 ?;?”?=? ? C?（单匝磁动势）；LdLq不乘以极对数之类的，直接算当在Matrix中设置成多匝和多支路（实际值）时,出来的矩阵乘以两个C就行。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

9、际值。? = ? ?C?（有）？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。入是磁链。? = 2?2 ?i； ?=?3?” ?80?2?；表面式结构，交直轴励磁电感相等，用Lm表示；rg为电机气隙平均半径；lef为电机铁芯有效长度；lg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Rmxprt生成Maxwell 2D模型，（先不用打散，然后打开左侧 sheet-copper ,里面 有很多的绕组，全部选中，右击-"edit"-"Boolean"

10、-"separatebodies",把线圈都分开，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 ABCE相。）右击标题（Maxwell 2D）“solution type”“Magnetostatic（静电场）”“designsetting ”'Matrix computation"_"Apparent".然后，分别在四分之一模型中，右击左侧“copper”中的绕组“assign exc

11、itation ”"current ”，给各个绕组加电流和方向。右击左侧“ copper”中的绕组 “ assign excitation ”“set Magnetization Computation ”，画勾。右击左侧“ parameters-“Assign”“Matrix ”，然后双击下面的 Matrix的小蓝色方框一一"set up ”，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。"Post Processing "，按住ctrl,把相应的4个B相都选中，" Group”，把右面 的组名字改成PH刚好了。其他两相照做，但是

12、 A会少一个。.右击 analysisset upanalize ._ 右击 resultssolution data就会出现各种电感，把“ postprocess ”画上勾，就是相应的三相等效电感矩阵。LuLvLwcalculation(single)Lu0.058033-0.02439-0.02077LdLqIeLv-0.0243920.060181-0.023620.0805628330.0028194915ALw-0.020765-0.023620.0576680.002819490.0825405CTcalculationfinal)0.8164966-0.40825-0.40825

13、14.1597235914.507318280-0.707110.707107C0.81649660-0.408248-0.70711-0.4082480.707107电机参数（Rmxprt参数）:额定电压：220V;额定转速：1500rpm；温度：25C；定转子长度：0.065m；D-AxisreactiveD轴电枢反应电inductance Lad感Q-AxisreactiveQ轴电枢反应电inductance Laq感D-Axis inductance L1+LadD 轴同步电感Q-Axis inductance L1+LaqQ 轴同步电感armatureleakage12.1607mH

14、inductance L1 电枢绕组漏电感12.1607mH14.9382mH14.9382mH2.7725mH第二次测量：LuLvLwcalculation(single)Lu0.060164-0.02376-0.02283LdLqIeLv-0.0237590.061091-0.024410.0832560.000775959 15ALw-0.022827-0.024410.0602670.000775959 0.08509CTcalculation(final)0.8164966-0.40825-0.4082514.63307456 14.95541840-0.707110.707107第

15、一次参数化：ie=saw=1100.结果如图，红线Ld。黑线Lq。公式saw ,Ld=0.816496581*(0.816496581*Matrix1.L(PHA,PHA)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHB,PHA)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHC,PHA)+(-0.40824829)*(0.816496581*Matrix1.L(PHA,PHB)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHB,PHB)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHC,PHB)+(- 0.40824829)*(0.816496581*Matrix1.L(PHA,PHC)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHB,PHC)+(-0.40824829)*Matrix1.L(PHC,PHC) ；Lq=saw ,0*(0*Matrix1.L(PHA,PHA)+(-0.707106781)*Matrix1.