关于永磁同步电机稳态参数计算的问题【凡讨论有见解者，都有重分奖励】

zengxiaodong

hahafu 发表于 2018-1-9 17:58
曾老师，感谢您的回复，但是我仿真是空载或者很小电流下仿真的，也是为了与测试保持一致。另外表贴式电机 ...

下面两个图是同一台电机，分别设计成表面式和内嵌式永磁转子，线电感的仿真结果（算是较完美的空间2次谐波）：

hahafu

zengxiaodong 发表于 2018-1-9 22:22
下面两个图是同一台电机，分别设计成表面式和内嵌式永磁转子，线电感的仿真结果（算是较完美的空间2次 ...

曾老师，今天请教了一下Ansys maxwell的技术支持，然后他告诉我按照LCR测试方法仿真，即在瞬态场中，给AB绕组通一个1V有效值1000Hz频率的电压，然后设置转速为0，参数化转子位置角，然后用电压除以电流来求得电感，这样计算出来，比Ansys maxwell瞬态场自动求出的电感小很多，但是还是比实测的大一点。针对这个问题，我又有新的疑惑了，是不是这个测试是有问题的，我们实际在设计电机时就应该以能量法算出来的为准，电机运行时也是能量法算出的那个电感。

hahafu

zengxiaodong 发表于 2018-1-9 22:22
下面两个图是同一台电机，分别设计成表面式和内嵌式永磁转子，线电感的仿真结果（算是较完美的空间2次 ...

我的SPM电机，转子结构是所有磁极拼整环的那种，变化没有你这么大。IPM电机也是这样的波形，以一台电机为例，用Ansys maxwell瞬态场自带的求解电感最大值是10mH，最小值是4.5mH

zengxiaodong

内嵌式的电感变化幅度明显大于表面式！

zengxiaodong

Ansys 19.0发布了。


ANSYS 19.0 低频电磁分析指南.pdf (2.22 MB, 下载次数: 28)

2018-1-15 12:49 上传

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345

学习学习。。。。。。。。。。。。。。

345

电机电感矩阵变换,学习学习。。。

hahafu

zengxiaodong 发表于 2018-1-15 12:49
Ansys 19.0发布了。

曾老师，对于割线电感，切线电感的定义，以及计算方法已经明白了。但是还有问题，一是我们在控制永磁同步电机时，用的是谁，是割线电感还是切线电感，因为控制程序都写的磁链=L*I,所以我们的控制算法用的岂不是都是割线电感，只不过饱和时的割线电感会小于不饱和时，二是我们在电机（IPM）整机装配好测试的线电感，与软件仿真的差异非常大，测试求的电压与电流之间的阻抗，为什么这么求出的电感与仿真的差距这么大

zengxiaodong

hahafu 发表于 2018-1-24 10:55
曾老师，对于割线电感，切线电感的定义，以及计算方法已经明白了。但是还有问题，一是我们在控制永磁同 ...

在280楼的附件中，明确提到对于半导体变流供电的电机而言，起关键作用的是切线电感，至于割线电感呢，不说是毫无用处那也差不多了！

另外，我始终认为，其实在电机中电感并非是一个关键的物理量，所以计算和测试的准确性，也就不值得花太多的心思进行深究。例如你提到的按照测试条件进行1000赫兹的瞬态计算，惊掉了我的下巴，因为我认为这纯属是浪费计算机资源，且不论正确性如何，就算是正确的话也是一点意义都没有的！


在1000赫兹的条件下，硅钢片有明显的涡流效应，必须进行三维计算才能自圆其说，而且涡流会阻碍磁通的变化，导致电感的大幅度减小......

hahafu

zengxiaodong 发表于 2018-1-24 14:40
在280楼的附件中，明确提到对于半导体变流供电的电机而言，起关键作用的是切线电感，至于割线电感呢，不 ...

曾老师，感谢您的解答，我们研究电感，尤其是交直轴，主要是我们设计伺服电机时用矢量图计算电机需要的电压，就是电机的电压方程，里面的电感算不准，电压误差也大。
然后，既然我们用了电感这个参数，就想计算准确，就会比较实测和仿真的差距，所以我们纠结，我说那种仿真方法是其他的电机公司以及ansys中国都普遍认可的，也没有很浪费资源，计算的比较快。

关于电感我们的疑问其实概括为三条
一是电感到底有什么用？
首先电磁场有限元分析电机的各项性能，并没有用到电感，瞬态场求解的是矢量磁位A，电感只是后处理得出的数据而已，他求解永磁同步电动机的端电压不是用的电感计算的
然后场路结合的电机设计软件，最直观的是用到了电压方程，所以他求解时用到了电感，经求证他们用到的是割线电感
最后我们用磁路法计算电机，或者控制算法也是因为电压方程，那个相量图，要用到电感。
所以电感的作用之一是求解磁链  进而求解电压？是否可以这么理解？

二是电感的比较全面的定义是什么，上述用到的电感，到底是什么电感，也就是法拉第电磁感应定律中的磁链，在磁场饱和时，应该用切线电感计算电压？

三是如果确定是什么电感，那么怎么计算他。


最后，Ansys EM19.0发布了，瞬态场里面已经有求解电感选项，割线和切线电感可以选择，我与以前的Ansys EM版本比较了一下，以前的ANSYsEM版本瞬态场求解的所有电感都是割线电感，所以以前的Ansoft所谓冻结磁导率法求解的也应是割线电感，还请大家共同验证一下

zengxiaodong

hahafu 发表于 2018-1-24 17:49
曾老师，感谢您的解答，我们研究电感，尤其是交直轴，主要是我们设计伺服电机时用矢量图计算电机需要的 ...

在电磁场理论中，严格来讲只有切线电感。

切线电感是用能量摄动方法计算得到的，可以参见Ansys的理论手册，在Ansys 16.0以前，用宏命令Lmatrix进行计算，其实该宏命令就是能量摄动计算的APDL程序而已。在Ansys 16.0版以后，增加了新单元以及相应的线性摄动分析功能，理应用线性摄动分析功能来进行电感的计算。

同样的，电机中的关键物理量磁链也是用余能摄动方法计算得到的，并不是用电感来计算磁链！

线性摄动分析的原理是，先进行一次预分析计算（线性或者非线性），这个预分析计算也就是所谓的工作点计算，在得到结果以后保持“切向刚度矩阵”不变，重新施加摄动载荷，再进行一次分析，由于“切向刚度矩阵”不变，因此第二次的计算其实是线性分析，无需迭代就可以直接得到结果。显然，摄动载荷可以是任意大小，其依据正是完全线性的前提。

所谓的冻结磁导率，其实是一回事，也就是保持“切向刚度矩阵”不变，因此，计算得到的肯定是切线电感。

zengxiaodong

用简单的矢量磁位相减，也可以很方便地进行绝对磁链计算。
由于有限元直接计算出来的结果就是矢量磁位，因此，用矢量磁位相减得到的线圈绝对磁链具有最高的准确度！

理论手册5.5就是关于电感和绝对磁链计算。
ANSYS 19.0理论手册（电磁场部分）.pdf (2.29 MB, 下载次数: 64)

2018-1-25 19:54 上传

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funny

hahafu 发表于 2018-1-10 21:47
曾老师，今天请教了一下Ansys maxwell的技术支持，然后他告诉我按照LCR测试方法仿真，即在瞬态场中，给AB ...

我也试尝试了 这个方法，发现电流未达到稳态，所以和实测值还有有较大的差异，不知道你计算了多少了周期？

zengxiaodong

其实算一个整周期就可以了！

hahafu

zengxiaodong 发表于 2018-2-4 16:11
其实算一个整周期就可以了！

zeng老师，是否方便留个邮箱，发点关于此电感的我的个人总结给你，请您指正一下，当然，不方便就算了，这个没事

zengxiaodong

最近计算了一台切向永磁电机，有些不合常理。






磁极处开孔和不开孔，结果电感参数几乎没有任何区别！

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2018-2-11 15:23
最近计算了一台切向永磁电机，有些不合常理。

不仅空载时没有区别，超载200%时也没有区别！

而且200%超载同时又超前18度时（有较大的直轴电流），也看不出任何区别！

zengxiaodong

从磁力线图，以及磁密云图，可以看出磁极开孔还是有一些效果的，因为隔磁桥部分很饱和！
但是，对于总体性能却没有影响，与交直轴电感似乎没有什么关系，而且也看不出磁阻转矩究竟起了多少作用？

zengxiaodong

hahafu 发表于 2018-2-5 10:40
zeng老师，是否方便留个邮箱，发点关于此电感的我的个人总结给你，请您指正一下，当然，不方便就算了，这 ...

仔细阅读过了大作。



电机设计常见问题解答专题（一）—电感.pdf (825.61 KB, 下载次数: 136)

2018-2-16 20:02 上传

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hahafu

zengxiaodong 发表于 2018-2-16 20:03
仔细阅读过了大作。

您在本帖中的发言是此文章的重要参考文献，给了小编很多启示，要感谢您！祝您新年快乐，万事如意！😁