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模块化混合励磁开关磁阻电机电磁特性仿真分析

2016/11/17    来源:互联网    作者:胡艳芳      
关键字:仿真分析  模块化  混合励磁  
本文将模块化结构与混合励磁原理相结合,通过静磁场和瞬态磁场的仿真对电机在不同状态下的静态转矩、磁链以及和稳态运行性能进行分析。

3 模块化混合励磁开关磁阻电机的主要结构及运行特点

    3.1 静态磁场分析

    静态磁场是指所有磁场量不随时间变化的物理场,它描述的是电磁器件在稳定工作状态下的场分布和电感、转矩、力等物理量的信息。SRM静态磁场分析的主要任务是获得恒定电流下电机电感、转矩分别与转子位置和电流的函数关系。根据有限元分析方法的基本流程,首先在Ansoft/Maxwell 2D中建立电机的静磁场分析模型,其主要尺寸和材料如表1所示。

表1 主要参数表

表1  主要参数表

    图3所示为采用不同剖分方法的网格剖分结果,经统计,classic mesh的总单元数为1548,而TAU mesh的总单元数为14628;且从图中可以看出,与classic mesh相比,TAUmesh各单元更加均匀。

图3 不同网格初始化方法效果比较

图3 不同网格初始化方法效果比较

    由于在电机定子侧加入了具有固定充磁方向的永磁体,因此,各绕组中的电流方向不再是任意的。为了探究绕组电励磁磁势方向与电机性能的关系,本文固定永磁体充磁方向,通过改变绕组电流的方向进行分析,其中,将满足图2(c)中所示关系的联接方式成为正向联接,反之为反向联接。图4-图6所示为两种联接方式下电机的静态转矩、静态电感和磁链一电流波形的对比仿真结果。从图中可以看出,相同电流下正向联接时的最大静态转矩约是反向联接时的1.7倍,且正向联接时能够在较大范围内保持较高转矩,这是因为正向联接时,相同电流下从磁阻最大位置到磁阻最小位置的磁链一电流波形所包含面积明显大于反向联接时;同时,由于两种联接方式下的磁路饱和程度不同导致绕组电感值也有明显差别。

图4  两种联接方法下的静态转矩比较

图4  两种联接方法下的静态转矩比较

图5 两种联接方法下的静态电感比较

图5 两种联接方法下的静态电感比较

图6  两种联接方法下的磁链-电流比较

图6  两种联接方法下的磁链-电流比较

责任编辑:马倩
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