基于Ansys Motor-CAD的SYNC發(fā)電機(jī)仿真介紹

1引言

Motor-CAD作為專(zhuān)業(yè)的電機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)概念設(shè)計(jì)階段高效精確地對(duì)電機(jī)進(jìn)行電磁和熱性能設(shè)計(jì)計(jì)算，軟件包括：電磁（Emag）、熱（Therm）和虛擬實(shí)驗(yàn)室（Lab）、機(jī)械（Mechanical）四個(gè)模塊，可在幾分鐘內(nèi)精確計(jì)算電磁和熱特性。輸出結(jié)果豐富，直觀，易于掌握。

發(fā)電機(jī)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(jiàn)有水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)以及其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，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(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

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

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圖1 Motor-CAD軟件支持電機(jī)類(lèi)型

2模型建立

本案例采用的電機(jī)是樣機(jī)庫(kù)SYNC電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，研究其電磁性能。電磁Emag計(jì)算，電機(jī)類(lèi)型：電勵(lì)磁同步電機(jī)。

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圖2 選擇電磁計(jì)算模塊

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

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圖3 電機(jī)徑向參數(shù)



圖4 電機(jī)軸向參數(shù)

通過(guò)點(diǎn)選圖5左側(cè)欄的各項(xiàng)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(lì)磁發(fā)電機(jī)有兩項(xiàng)繞組分別需要定義設(shè)置，電樞繞組與勵(lì)磁繞組。

（1）電樞繞組



圖6 電樞繞組

（2）勵(lì)磁繞組



圖7 勵(lì)磁繞組

4材料數(shù)據(jù)

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

圖8 各部件材料數(shù)據(jù)

5求解條件及驅(qū)動(dòng)設(shè)置

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

圖9 發(fā)電機(jī)求解設(shè)置

圖10 發(fā)電機(jī)負(fù)載設(shè)置

6計(jì)算結(jié)果查看

計(jì)算完成后即可查看電磁結(jié)果數(shù)據(jù)。

圖11 計(jì)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(dòng)勢(shì)

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(shì)諧波




審核編輯：劉清