基于Ansys Motor-CAD的SYNC發(fā)電機仿真介紹

1引言

Motor-CAD作為專業(yè)的電機設(shè)計軟件，集成了磁路法、熱路法、熱網(wǎng)絡(luò)法、有限元分析法，可在電機概念設(shè)計階段高效精確地對電機進(jìn)行電磁和熱性能設(shè)計計算，軟件包括：電磁（Emag）、熱（Therm）和虛擬實驗室（Lab）、機械（Mechanical）四個模塊，可在幾分鐘內(nèi)精確計算電磁和熱特性。輸出結(jié)果豐富，直觀，易于掌握。

發(fā)電機的基本工作原理是基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律，用導(dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，產(chǎn)生電磁功率，最終達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

常見有水輪機、汽輪機、柴油機以及其他動力機械驅(qū)動的發(fā)電機，將水流、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。

按照勵磁方式的不同，常用的發(fā)電機類型有永磁發(fā)電機、電勵磁發(fā)電機，在Motor-CAD軟件中支持這兩種形式的發(fā)電機仿真。

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圖1 Motor-CAD軟件支持電機類型

2模型建立

本案例采用的電機是樣機庫SYNC電勵磁發(fā)電機，研究其電磁性能。電磁Emag計算，電機類型：電勵磁同步電機。

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圖2 選擇電磁計算模塊

發(fā)電機結(jié)構(gòu)如下，圖3~5分別是該發(fā)電機的徑向參數(shù)、軸向參數(shù)以及3D視圖。

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圖3 電機徑向參數(shù)



圖4 電機軸向參數(shù)

通過點選圖5左側(cè)欄的各項部件，檢查模型參數(shù)的輸入。

圖5 3D視圖

3繞組設(shè)置

SYNC 電勵磁發(fā)電機有兩項繞組分別需要定義設(shè)置，電樞繞組與勵磁繞組。

（1）電樞繞組



圖6 電樞繞組

（2）勵磁繞組



圖7 勵磁繞組

4材料數(shù)據(jù)

選擇“數(shù)據(jù)輸入”下的“材料” 選項，在軟件自帶材料庫中選擇定、轉(zhuǎn)子及繞組的材料，各項的主要材料特性將自動顯示在右側(cè)的各項屬性中。

圖8 各部件材料數(shù)據(jù)

5求解條件及驅(qū)動設(shè)置

模型準(zhǔn)備完畢，圖9、圖10為發(fā)電機求解及負(fù)載驅(qū)動的具體設(shè)置。

圖9 發(fā)電機求解設(shè)置

圖10 發(fā)電機負(fù)載設(shè)置

6計算結(jié)果查看

計算完成后即可查看電磁結(jié)果數(shù)據(jù)。

圖11 計算結(jié)果數(shù)據(jù)

圖12 磁密云圖

圖13 端電壓

圖14 反向電動勢

圖15 電流波形

圖16 轉(zhuǎn)矩波形

圖17 轉(zhuǎn)矩諧波

圖18 反電勢諧波




審核編輯：劉清