关于Ansoft EM异步起动永磁同步电机程序计算方案分析 ——以wayne的专题讨论（三）...
本楼对Ansoft EM异步起动永磁同步电机程序的计算方案进行分析，是因下列原故。本人抛砖引玉，欢迎大家一起讨论，共同提高。
原故：
1、程序的优劣是程序计算结果与试验结果误差的小大。如若误差过大，基本无使用价值。
2、多年耳闻Ansoft程序，自己试算过三相、单相异步方案，与试验结果误差较大，不知原故。因三相、单相异步电机自己编制的程序与试验结果接近，也就没深究，但不敢用。本论坛有些网友也有同感。
3、因要设计异步启动永磁同步电机，手上没有值得信任的计算程序，在此论坛学习。感谢wayne先生。本人仔细学习了wayne的专题讨论（三）—异步启动永磁同步电机设计因担心程序计算结果，本人对wayne的举例计算单逐条进行翻译并提出自己的意见，对不明白的问题，敬请大家帮助。需要特别申明：本楼不探究设计方案的优劣，仅限输入数据后的计算结果。
4、为补充一些理解，本人还引用了王秀和《异步启动永磁同步电动机—理论、设计与测试》等算例。
目的：
1、现在许多人在搞异步启动永磁同步电动机设计，本楼的目的是如何设计好异步启动永磁同步电动机。
2、下面提出使用Ansoft EM异步起动永磁同步电机程序中的一些问题，也许是使用方案不对，通过我们相互的理解，也许通过大家讨论，能有办法。
3、本楼下文中有问题和请问二类。问题中有的有个人理解，不一定正确，欢迎大家讨论。请问——欢迎解答，谢谢！ 本楼只对具体设计异步起动永磁同步电机的人有价值，其他人没有必要下载。 LINE-START PERMANENT-MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR DESIGN
GENERAL DATA 常用数据
Rated Output Power (kW): 15 P2
Rated Voltage (V): 380 V1
Number of Poles: 4 p
Frequency (Hz): 50 Hz
Frictional Loss (W): 160 摩擦损耗
Winding Connection: Wye Y
Operating Temperature (C): 75 设计温度
问题1：文字上是摩擦损耗，但本程序没有附加损耗，是否把附加损耗加入此项？
STATOR DATA 定子数据
Outer Diameter of Stator (mm): 260 D1
Inner Diameter of Stator (mm): 170 Di1
Number of Stator Slots: 36 Q1
Skew Width (Slots): 1 斜槽率？
Type of Stator Slot: 2
Stator Slot Dimensions
Hs0 (mm): 0.8
Hs1 (mm): 1.13
Hs2 (mm): 14.07
Bs0 (mm): 3.8
Bs1 (mm): 7.7
Bs2 (mm): 10.2
Top Tooth Width (mm): 7.47215 齿顶宽
Bottom Tooth Width (mm): 7.42783 齿底宽
Length of Stator Core (mm): 190 L1
Stacking Factor of Stator Core: 0.95 Kfe
Type of Steel: DW315-50
Slot Insulation Thickness (mm): 0.35
End Length Adjustment (mm): 0
Number of Parallel Branches: 1 a
Number of Conductors per Slot: 13 每槽导体数
Winding Type: 10
Average Coil Pitch: 7.66667
Number of Wires per Conductor: 5
Wire Diameter (mm): 1.23024
Wire Wrap Thickness (mm): 0 漆膜厚这里应加
Stator Slot Fill Factor (%): 65.0098 Sf
Coil Half-Turn Length (mm): 377.466 Lz 问题2：许多介绍是斜槽率，计算几例，发现输入1、1.5、2时Lz、Kdp一样，没有变化，但输入斜槽宽时，指出太大。亲们试试，如若1变2，Lz、Kdp事实要变，程序好象没干这活。如何办？
问题3：每槽导体数RMxprt50中文说明中说明： “Number of Conductors per Slot的输入数据为60。对于双层绕组即线圈匝数为30。”即双层为每槽导体数的一半。
本人试算 王秀和《异步启动永磁同步电动机—理论、设计与测试》30kW-6P,每槽导体数为32。
按32匝，程序反映输出功率不能达到30kW，但参数计算可以认为接近。Sf=73.8808%，R1=0.0752902，王书：Sf=77.78%，R1=0.0743。
按16匝，程序反映输出功率能达到30kW， Sf=36.9404%，R1=0.0376451，cos=0.344603 η=94.5361 参数计算与王书计算结果相差很大。
另外有时要进行半匝，试算16.5不能进行。
双层绕组按每槽导体数或每圈导体数输入，都不对！双层绕组匝数如何输入？这是个大问题。请高人明示。
问题4：槽满率，对比几个算法，比我们的算法小。 上面是文稿内容，下还有...... RM模块基本就是建模用，其计算结果不要太关注，有时准，有时偏差离谱。 qhzylxq 发表于 2015-8-14 18:34
RM模块基本就是建模用，其计算结果不要太关注，有时准，有时偏差离谱。
你好！发了一天只有你一人回复，很正常，这是专业问题。我对ansoft知之很少，以前都没用过。我们搞电机设计，最主要关心的是设计性能指标，这类电机：η、cos、 Tpo、 Tst、Ist 等。如若这里偏差离谱，2D能正确计算吗？我没仔细阅2D。 ROTOR DATA 转子数据
Air Gap (mm): 0.65 g
Inner Diameter of Rotor (mm): 60 Di2
Length of Rotor (mm): 190 L2
Stacking Factor of Rotor Core: 0.95 Kfe2
Type of Steel: DW315-50
Type of Rotor: 7
Magnet Duct Dimensions
D1 (mm): 136
O1 (mm): 42
O2 (mm): 28
Rib (mm): 8
Magnet Type: ntp264h 磁铁号
Magnet Thickness (mm): 5.3 磁铁厚
Total Magnet Width (mm): 92 磁铁宽
请问1：下2项 如何正确理解?
Mechanical Pole Embrace: 0.859905
Electrical Pole Embrace: 0.878632 PERMANENT MAGNET DATA 磁铁数据
Residual Flux Density (Tesla): 1.0741 Br
Coercive Force (kA/m): 817.25 矫顽力
Maximum Energy Density (kJ/m^3): 219.46 最大磁能积
Relative Recoil Permeability: 1.04583 相对回复磁导率
请问2：下三项 如何正确理解?
Demagnetized Flux Density (Tesla): 0.671308
Recoil Residual Flux Density (Tesla): 1.07408
Recoil Coercive Force (kA/m): 817.296
DAMPER DATA 铸铝相关数据
Damper Slots per Pole: 8 转子每极槽数
Type of Damper Slot: 3
Damper Slot Dimensions
Hr0 (mm): 0.8
Hr1 (mm): 1.27
Hr2 (mm): 13.73
Br0 (mm): 2
Br1 (mm): 6.4
Br2 (mm): 5.5
Rr (mm): 0
End Length of Damper Bars (mm): 0
End Ring Width (mm): 11.25
End Ring Height (mm): 16
Resistivity of Dampersat 75 Centigrade (ohm.mm^2/m): 0.0434
STEADY STATE PARAMETERS 稳态参数
Stator Winding Factor: 0.959795 绕组系数
请问3： 下面几个电抗直、交轴 如何正确理解?
D-Axis Reactive Reactance Xad (ohm): 3.66921
Q-Axis Reactive Reactance Xaq (ohm): 20.5109
D-Axis Reactance X1+Xad (ohm): 4.08414
Q-Axis Reactance X1+Xaq (ohm): 20.9258
Armature Leakage Reactance X1 (ohm): 0.414934
Armature Phase Resistance R1 (ohm): 0.214992 R1
NO-LOAD MAGNETIC DATA 空载磁路参数
Stator-Teeth Flux Density (Tesla): 1.4029 Bst
Stator-Yoke Flux Density (Tesla): 1.61262 Bsc
Rotor-Teeth Flux Density (Tesla): 1.7942 Brt
Rotor-Yoke Flux Density (Tesla): 1.07089 Brc
Air-Gap Flux Density (Tesla): 0.664076 Bg
请问4： 下面磁通密度如何正确理解?
Magnet Flux Density (Tesla): 0.87774
Stator-Teeth Ampere Turns (A.T): 8.94766 根据上B查H计算
Stator-Yoke Ampere Turns (A.T): 172.751
Rotor-Teeth Ampere Turns (A.T): 162.246
Rotor-Yoke Ampere Turns (A.T): 2.46303
Air-Gap Ampere Turns (A.T): 444.943
请问5： 下面如何正确理解?
Magnet Ampere Turns (A.T): -791.831
请问6： 下面 如何正确理解?
Leakage-Flux Factor: 1.02951
Correction Factor for Magnetic
Circuit Length of Stator Yoke: 0.560684
Correction Factor for Magnetic
Circuit Length of Rotor Yoke: 0.560684
No-Load Line Current (A): 0.799198 I0
No-Load Input Power (W): 315.707 P0
FULL-LOAD DATA 额定负载数据
RMS Fundamental Induced Voltage (V): 221.629
Line Current (A): 24.849 I1
Phase Current (A): 24.849 I相
Armature Thermal Load (A^2/mm^3): 91.0386
Specific Electric Loading (A/mm): 21.7749
Armature Current Density (A/mm^2): 4.1809
Frictional Loss (W): 160 Pfw
Iron-Core Loss (W): 155.295 Pfe
Armature Copper Loss (W): 398.255 Pcu
Total Loss (W): 713.551 PΣ
Output Power (W): 14997 P2
Input Power (W): 15710.5 P1
Power Factor: 0.960615 cos
Efficiency (%): 95.4581 η
Synchronous Speed (rpm): 1500 n
Rated Torque (N.m): 95.4736 Te
Torque Angle (degree): 54.3943
Maximum Output Power (W): 39542.2 Tmax 问题5：本人试算几例，η都比实际偏高。暂时发现可能有如下几个原因：
1、附加损耗未算，可从Pfw加入；
2、程序无论匝数如何变，铁耗不变。铁耗偏低。
本例：
按13匝：Pcu=398.255WPfe=155.295W，Pfe/Pcu=39%
按10匝：Pcu=278.667WPfe=155.295W，Pfe/Pcu=55.72%
按20匝：Pcu=637.125WPfe=155.295W，Pfe/Pcu=24.4%
王秀和《异步启动永磁同步电动机—理论、设计与测试》中；30kW-6PPcu=515.3WPfe=701.3W，Pfe/Pcu=136%
按32匝： Pcu=438.74WPfe=24.07W，Pfe/Pcu=5.5%
按16匝： Pcu=984.89WPfe=24.07W，Pfe/Pcu=2.5%
黄国治《中小旋转电机设计手册》中，5.5kW-4Pcu=239.23WPfe=124.82W，Pfe/Pcu=52.2%
这里发现：程序无论匝数如何变，铁耗不变。铁耗偏低。问题在？？？ TRANSIENT PARAMETERS & START-PROCESS DATA 起动瞬态数据
D-Axis Rotor Resistance (ohm): 0.305805
D-Axis Rotor Leakage Reactance (ohm): 0.357267
Q-Axis Rotor Resistance (ohm): 0.305805
Q-Axis Rotor Leakage Reactance (ohm): 0.443295
Start Torque (N.m): 283.735 Tst WINDING ARRANGEMENT 绕组布置
Average coil pitch is: 7.66667 跨距
Angle per slot (elec. degrees): 20
Phase-A axis (elec. degrees): 110
First slot center (elec. degrees): 0 问题归纳如下：
问题1： Frictional Loss (W)文字上是摩擦损耗，但本程序没有附加损耗，是否把附加损耗加入此项？
问题2：许多介绍是斜槽率，计算几例，发现输入1、1.5、2时Lz、Kdp一样，没有变化，但输入斜槽宽时，指出太大。亲们试试，如若1变2，Lz、Kdp事实要变，程序好象没干这活，如果真没干，程序也太粗了。 问题3：每槽导体数RMxprt50中文说明中说明： Number of Conductors per Slot的输入数据为60。对于双层绕组即线圈匝数为30。”即双层为每槽导体数的一半。
本人试算 王秀和《异步启动永磁同步电动机—理论、设计与测试》30kW-6P,每槽导体数为32。
按32匝，程序反映输出功率不能达到30kW，但参数计算可以认为接近。Sf=73.8808%，R1=0.0752902，王书：Sf=77.78%，R1=0.0743。
按16匝，程序反映输出功率能达到30kW， Sf=36.9404%，R1=0.0376451，cos=0.344603 η=94.5361 参数计算与王书计算结果相差很大。
另外有时要进行半匝，试算16.5不能进行。
双层绕组按每槽导体数或每圈导体数输入，都不对！双层绕组匝数如何输入？这是个大问题。请高人明示。 问题4：槽满率，对比几个算法，比我们的算法小。
问题5：本人试算几例，η都比实际偏高。暂时发现可能有如下几个原因：
1、附加损耗未算，可从Pfw加入；
2、程序无论匝数如何变，铁耗不变。铁耗偏低。
本例：
按13匝：Pcu=398.255WPfe=155.295W，Pfe/Pcu=39%
按10匝：Pcu=278.667WPfe=155.295W，Pfe/Pcu=55.72%
按20匝：Pcu=637.125WPfe=155.295W，Pfe/Pcu=24.4%
王秀和《异步启动永磁同步电动机—理论、设计与测试》中；30kW-6PPcu=515.3WPfe=701.3W，Pfe/Pcu=136%
按32匝： Pcu=438.74WPfe=24.07W，Pfe/Pcu=5.5%
按16匝： Pcu=984.89WPfe=24.07W，Pfe/Pcu=2.5%
黄国治《中小旋转电机设计手册》中，5.5kW-4Pcu=239.23WPfe=124.82W，Pfe/Pcu=52.2%
对比发现：程序无论匝数如何变，铁耗不变。铁耗偏低。问题在？？？ 问题3、每槽导体数
问题5：η及Pfe是本楼重点，欢迎大家讨论，希望高人帮助。如有人有正版，能否算算本例，贴计算单位就行。谢谢！ 自顶。希望有人帮助。