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1、电机电器的电磁场，研究生课程（论文类）试卷，2 011/2 012 学年第1学期The Electromagnet Field 2D Analysis for Permanent Magnet Synchronic Machinestudent1 ,Yongjie Wang2School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, China1 Email: 1 Email: Li_zheng_Abstra
2、ct: The computer simulation technology became an important method in pedagogy development.The finite element analysis software named Maxwell was applicable to the electromagnetism field analysis in electrical engineering. In this paper, mainly describes how to build permanent magnet synchronous moto
3、r model ,Motor parts and selection of materials to create, Add the excitation source, Solving rotor torque, Magnetic flux density distribution, Magnetic field lines of the drawing, Introduced the basics of using the software ansoftV12 .Keyword: Maxwell: Electromagnetism, Electrical machine, the fini
4、te element analysis永磁同步电机 2D 电磁场分析学生姓名1，王永杰 2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海市, 200093 1Email: 2Email:Li_zheng_摘要计算机仿真技术成为高等教育教学发展的一个重要技术手段，有限元分析软Maxwell 适用于电机的电磁场仿真分析。本文通过对永磁同步电动机模型的建立、电机各个部分材料 的创建及选择、激励源的添加、电机转子转矩的求解、磁通密度的分布、磁力线的绘制的问 题的分析，介绍了 ansof tV12软件的基本使用方法。关键词Maxwel 1,电磁场仿真，电机，有限元分析1引言近年来，计算机仿真技术成为高等
5、教育 教学发展的一个重要技术手段，许多大学都 用计算机仿真软件进行辅助教学。而 ansoft 在电机的有限元分析的计算机仿真中用的 非常流行，本文利用 ansoft 分析了永磁同 步电动机。2三相永磁同步电动机电机几何模型三相永磁同步电动机，由定子铁心、定 子绕组、永磁体磁极、转子铁心组成。电机 定子内径、外径分别为74mm和120mm,极 数4，定子槽数24。图1 电机定子冲片模型图2 电机几何模型图3三相永磁同步电动机电机的材料及激励 源对于永磁同步电动机静磁场分析，需要 指定以下材料属性：1指定气隙Air-gap材料属性空气(亦可采用默认材料属性真空)；2指定绕组coil材料属性铜；3定
6、义定子铁心Stator及转子轭yoke材料 属性DW465-50,种电机常用非线性铁磁材 料；4定义永磁体材料，命名为P_Mag,指定给 永磁磁极。3.1 DW465-50 硅钢片55.730.3668.791.4564.490.4995.221.572.450.515921.5576.830.62547.771.679.620.737421.6587.580.85059.541.7104.20.96687.91.75121.021143.311.1189.491.23.2 永磁体材料图 3 线性永磁材料退磁曲线3.3 加载电流激励源选择 A 相四个绕组, A 相绕组电流为36 安培, B、
7、C 相分别电流相位分别落后 与 A 相电流相位 120 度和 240 度,因此其 值为 18 安培。电流值满足：I 二 Isin(2nft + 0)A maxI 二 Isin(2nft -120)B maxI 二 Isin(2nft - 240)B maxf 二 50Hz3.4 剖分图表1 DW465-50硅钢片B-H数据表H(A/m)B(Tesla)H(A/m)B(Tesla)00262.741.331.850.1318.471.3545.380.2429.941.4图4 模型剖分图L = L x N 2 x depth的电感值，因此实际电感需要按下式计算：a4.4 电机磁力线分布AWb/m
8、1.8682e-0021.6013e-0021.33445-0021.0675e-0028,0066e-0035.3377e-0032.6689e-0030.00006+0002.6S89e-0035.3377e-0038.0066e-0031.0S75e-0021.33446-0021.6013e-0021.8682e-S02图5 电机磁力线分布图6 电机磁通密度云图分布BE4电磁场仿真分析4.1 力矩Ansoft 软件中力矩信息正方向为逆时针方向，图中力矩数值前的负号，代表电机 所受力矩为顺时针方向。另外，Maxwell 2D进行磁场分析时，Z轴长度是以lm深度(dep th)进行计算的，
9、即在本文中电机的 轴向长度默认为lm，实际电机铁心长94mm, 因此电机受到的实际力矩应为T 二 Txdepth三 3.7493x0.094二 0.3524N mem4.2 力转子X、Y两方向分力及总的合力F (x ) =2.7997NF (y )= -5.3776NMag (F )= 6.0628N4.3 电感矩阵表2 电感矩阵A windingB windingC windingA_win ding0.047761-0.014297-0.011572B_win ding-0.0142970.048745-0.012767C_win ding-0.011572-0.0127670.04522
10、74.4 电机磁通密度云图分布5.结语本文利用 ansoft 软件建立了永磁同步电 动机的模型,以及分配了电机各个部分的材 料以及设置了线圈的电流激励,并通过软件 对电机的转子转矩、磁力线分布、磁通密度 分布等进行了求解。参考文献绕组中的电感参数，与实际绕组的匝数N 相关，且于Z轴方向长度(depth)相关， 电感矩阵信息中所显示的为单匝，单位长度1 刘国强，赵凌志，蒋继. Ansoft 工程电磁场有限元分析M.北京：电子工业出版社，2005.82 赵博，张洪亮，Ansoft 12在工程电磁场中的应用M.中国水利水电出版社，2010.01 杨文焕，李正等电机与拖动基础M.西安：西安电子科学技术大学出版社,2008.
