永磁同步伺服电机样机电流比仿真大的原因

yluuu · 发表于 2018-4-19 11:32

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请教一下各位，设计了一款永磁同步伺服电机，采用Ansoft仿真，12槽10级，1.2kW ，额定转速为2000rpm，采用N42磁钢，在RM和2D中算出来的额定电流为8.5-8.6A，
2000rpm反电势为83.8V，样机做好后冷态电流为9.25A，2000rpm反电势79.6V，热平衡温度大约为65-70℃，热平衡电流为9.5A。
问题1：仿真数据与样机实验值（电流与反电势）有较大出入的原因。
问题2：如何解决？

欧阳庆 · 发表于 2018-4-19 12:11

1.2千瓦的电机额定电流比较大，估计是低压的吧。根据你这样的数据猜测可能是绕组的匝数不是合理的。或还有其它的部件存在影响到了样品与计算之间的误差太大

yluuu · 发表于 2018-4-19 13:11

欧阳庆发表于 2018-4-19 12:11
1.2千瓦的电机额定电流比较大，估计是低压的吧。根据你这样的数据猜测可能是绕组的匝数不是合理的。或还有 ...

电机额定电压在80-90V之间，匝数变化后，实际样机测试还是电流偏大，反电势还是偏小。

mawentao · 发表于 2018-4-19 16:28

本帖最后由 mawentao 于 2018-4-19 16:29 编辑

大致可能有以下原因：
1.没有考虑风摩损耗的影响，仿真算出来的是电磁转矩，而不是轴输出转矩，所以你要估算下电机效率
2.没有考虑磁铁随温度变化后退磁曲线的变化，热态反电势肯定小于冷态反电势，相应输出同样转矩需要的电流就大了
3.控制器原因，伺服电机一般都是Id=0控制，但处理器运算速度和编码器误差等原因总会存在一定的相位误差和延迟

zy1986 · 发表于 2018-4-19 17:18

有限元里摩擦损耗怎么处理的？空载电流多少?2000转时扭矩是不是够了？控制器损耗是不是和你设置的一致？

yluuu · 发表于 2018-4-20 08:09

zy1986 发表于 2018-4-19 17:18
有限元里摩擦损耗怎么处理的？空载电流多少?2000转时扭矩是不是够了？控制器损耗是不是和你设置的一致？

空载电流0.8A没问题，2000转转矩也没问题，目前怀疑驱动器匹配情况和调零准确度。

zy1986 · 发表于 2018-4-20 08:17

yluuu 发表于 2018-4-20 08:09
空载电流0.8A没问题，2000转转矩也没问题，目前怀疑驱动器匹配情况和调零准确度。

4楼兄弟基本都给你概括了，实测比仿真大正常的。个人感觉可能还是控制器匹配的问题多些。

254339861 · 发表于 2018-4-20 09:29

在RM和2D中算出来的额定电流为8.5-8.6A，2000rpm反电势为83.8V，样机做好后冷态电流为9.25A，2000rpm反电势79.6V
这还用说，你反电势都比仿真值小了，当然电流会大了，再加匝数吧。

孤独一生52123 · 发表于 2018-4-20 09:44

楼主反电势是对托测的？如果控制器设置没问题，而实测电流大应该是反电势低的原因；可以从绕组匝数、实际用的磁钢性能来考虑找反电势低的；个人愚见。

yluuu · 发表于 2018-4-20 11:58

mawentao 发表于 2018-4-19 16:28
大致可能有以下原因：
1.没有考虑风摩损耗的影响，仿真算出来的是电磁转矩，而不是轴输出转矩，所以你要估 ...

1.仿真时，考虑了摩擦损耗的影响，效率也按实际测试情况反过来调整了参数。
2.仿真和测试都是在冷态20度的情况下进行的。
3.控制器Id=0这块是我怀疑的一点
还有就是磁钢选用N42牌号，但是测试的额定电流和反电势，反推出磁钢的牌号大约
是N38，这样仿真值与测试值基本吻合。不知道有人遇见这种情况么？

mawentao · 发表于 2018-4-20 15:22

yluuu 发表于 2018-4-20 11:58
1.仿真时，考虑了摩擦损耗的影响，效率也按实际测试情况反过来调整了参数。
2.仿真和测试都是在冷态20度 ...

仿真温度是设置的，测试温度是无法设置的，这个就像电机的温升，实际运行时多少就是多少。环境温度可以是20度，但电机内部温度只能用温度探测仪照一下了。。。。。。Understand？

yluuu · 发表于 2018-4-20 15:34

本帖最后由 yluuu 于 2018-4-20 15:47 编辑

关于第2点我可能没说明白，仿真和测试反电势我都是在20度进行的，
只针对反电势的值。仿真（83.8V）和实际测试(79.6V)相差较大。

yluuu · 发表于 2018-4-20 15:35

孤独一生52123 发表于 2018-4-20 09:44
楼主反电势是对托测的？如果控制器设置没问题，而实测电流大应该是反电势低的原因；可以从绕组匝数、实际用 ...

匝数是自己绕的，不会错，怀疑磁钢问题。

yluuu · 发表于 2018-4-20 16:01

欧阳庆发表于 2018-4-19 12:11
1.2千瓦的电机额定电流比较大，估计是低压的吧。根据你这样的数据猜测可能是绕组的匝数不是合理的。或还有 ...

电机是低压的，还在分析原因，匝数变大，变小都调整过，实验值不能合设计值相符，电流差1A左右。

lizhen2979371 · 发表于 2018-4-26 22:22

如果可以建议对照一下磁密的仿真值和实际值

hxmotor · 发表于 2018-4-27 10:15

就拿反电势来说，请问转子是表贴式还是内置式的？如果是内置式的，需要考虑磁钢与磁钢槽之间的二次气隙。另外永磁体的你输入的数值与实际永磁体的数值是否一致也很关键。

yluuu · 发表于 2018-4-27 15:58

hxmotor 发表于 2018-4-27 10:15
就拿反电势来说，请问转子是表贴式还是内置式的？如果是内置式的，需要考虑磁钢与磁钢槽之间的二次气隙。另 ...

是表贴式的，有限元计算时我输入永磁体的参数是按照厂家给定20℃的值输入的。
通过常温下试验反电势值可以反推磁钢性能达不到20℃的值，反电势试验值相当于100℃
的磁钢性能的参数，不知道什么原因磁钢性能降低了。

Phoetom · 发表于 2018-4-27 16:01

用的2D还是3D仿真？电机结构是否比较扁平?考虑了端部效应没有？

yluuu · 发表于 2018-4-28 08:36

Phoetom 发表于 2018-4-27 16:01
用的2D还是3D仿真？电机结构是否比较扁平?考虑了端部效应没有？

RM和2D计算的，属于细长，偏日本结构电机。

Phoetom · 发表于 2018-5-2 22:04

磁钢性能不对，自己检查磁钢是不是有退磁

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[Maxwell] 永磁同步伺服电机样机电流比仿真大的原因

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