永磁电机-弱磁仿真

liuke225

退磁仿真
退磁是永磁电机潜在的风险，造成永磁电机退磁的主要原因有高温、低温退磁，电枢反应退磁。因此在电机设计时，进行弱磁仿真，预留足够剩磁余量，非常重要。
钕铁硼磁钢，耐低温不耐高温，目前AH牌号的最高耐温230℃。综合考虑成本因素，永磁电机通常使用SH和UH牌号的钕铁硼。铁氧体磁钢，耐高温不耐低温；铁氧体的矫顽力低，容易产生电枢反应退磁。建议优先采用钕铁硼磁钢。

本文以V形IPM永磁电机模型，进行弱磁仿真分析。分析峰值功率-峰值转矩和峰值功率-最高转速的退磁情况。模型如下图

模型

为了节省仿真时间，本例采用电流源模式仿真（用电压源仿真更准确）。
第一步，将磁钢的Br和Hcb参数设置为高温下的值，由于磁钢生产工艺水平和安全余量考虑，一般将磁钢降低一个温度等级使用，比如本例38UH磁钢耐温180度，最高使用温度150度，退磁仿真Br和Hcb设置为150度时的值。
第二步，设置仿真保存时间。在“anlysis”-setup 中设置仿真保存时间。

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第三步，通过调整激励（excitations）中电流和thet角的大小，使输出转矩达到峰值转矩（对应峰值功率），同时感应电势的值接近电源电压的最大值。

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第四步，查看磁钢的剩磁。选中整个模型，右键“fields”-“magB”。点击“time”，查看不同时间节点的剩磁。如下图磁密的分布。

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第五步，精确测量磁钢的剩磁。在磁钢的表面画一条线，作为测量参考。在仿真结果中，查看给线段的剩磁。右键“results”-“create fields report”……注意：时间要选择为0.0192s。

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第六步，将仿真的最小剩磁和磁钢退磁曲线的拐点剩磁对比。仿真的剩磁值一般是拐点剩磁的1.5倍-2倍。具体留多少余量，根据产品的使用环境而定。
磁钢的退磁程度与磁钢的厚度、V形角度、磁钢在转子中的位置有关。
峰值功率-最高转速的退磁分析，尽量采用电压源模式仿真，分析方法和以上步骤相同。

如果仿真过程中有软件操作不明白的地方，请查阅本公众号前期的文章。

liuke225

欢迎各位同行交流，留言

法法

第三步，通过调整激励（excitations）中电流和thet角的大小，使输出转矩达到峰值转矩（对应峰值功率），同时感应电势的值接近电源电压的最大值。
这步就是不断调整尝试么

wpl1988

1、电流的thet角应该与功角有个对应关系，因为是电流源仿真，就等效于功角调整
2、至于时间的选择，应该是电机直轴磁路的考虑
因为最恶劣的情况就是电枢反应磁场的直轴轴线刚好从定子齿中间穿过
同样的电流幅值和功角，可近似认为直轴去磁磁势相同，当经过定子齿中心位置时，磁阻最小，去磁作用最强
但是看楼主选择的0.0192s对应的场图分布，似乎不是这个样子，似乎还有一个偏转角度，这个角度是对应什么因素呢？
交叉饱和的影响么？

mfkfnaps

楼主，写的非常好，感谢经验分享。

请教个问题，该工况为正常工作工况，如果最大输出状态时，突然断电并且3相短路时，该工况该如何分析？
或者弱磁达最高速时,突然断电并且3相短路时，该工况该如何分析？
两种工况哪种更为严重呢？

yimi1994

l楼主威武！关注公众号多多向楼主学习~

597364583

电压源 具体值怎么给 ， 给额定电压的多少倍，

学牵引电机

感谢楼主的分享，我最近正在研究这个退磁问题
请教楼主：在永磁体表面画一条线，当转子旋转的时候，那条线还是在原来的位置，不会跟着旋转，请问怎么设置啊？

liuke225

twgdh 发表于 2017-9-8 08:51
请问，为什么“时间要选择为0.0192s。”

因为“fields”-“magB”，选择的时间是 0.0192

liuke225

法法 发表于 2017-9-8 09:08
第三步，通过调整激励（excitations）中电流和thet角的大小，使输出转矩达到峰值转矩（对应峰值功率），同 ...

是的，不同转矩的对应的thet角不同。

liuke225

mfkfnaps 发表于 2017-9-8 09:57
楼主，写的非常好，感谢经验分享。

请教个问题，该工况为正常工作工况，如果最大输出状态时，突然断电并 ...

不好意思，这个问题，我没有研究过。

liuke225

wpl1988 发表于 2017-9-8 09:32
1、电流的thet角应该与功角有个对应关系，因为是电流源仿真，就等效于功角调整
2、至于时间的选择，应该是 ...

谢谢分析！ 学习了。磁密分布图，就是0.0192时刻的磁密。

liuke225

597364583 发表于 2017-9-8 21:40
电压源 具体值怎么给 ， 给额定电压的多少倍，

请关注公众号，后期我会写一篇有关 电压源仿真的实操介绍。

hb2011xm

“将磁钢的Br和Hcb参数设置为高温下的值”，
楼主，我们了解的都只有常规的Br和Hcb参数，能否分享下你们实际工作中用到的或者从厂家那里得到的，
或者从其它资料中得到的高温下的磁钢的Br和Hcb参数？以及钕铁硼的退磁曲线数据？
多谢了。

hb2011xm

liuke225 发表于 2017-9-14 20:41
谢谢分析！ 学习了。磁密分布图，就是0.0192时刻的磁密。

电枢反应有增磁有退磁，我们加载电流源仿真或者其它仿真时，看到的电机磁密图在圆周分布上，有的地方增磁，有的地方退磁，

如何去判断在什么时间和哪个部位的磁密，是所要研究的退磁呢？

要是其它时刻点的这个位置对应磁密可能不是最大退磁点？

能否给详细讲下，多谢！

hb2011xm

mfkfnaps 发表于 2017-9-8 09:57
楼主，写的非常好，感谢经验分享。

请教个问题，该工况为正常工作工况，如果最大输出状态时，突然断电并 ...

请教下，最大输出状态仿真，你们的设置与楼主一样吗？
（1）用电流源仿真时，设置的电流是事先知道的电机额定指标中的的额定电流与峰值电流？
（2）用电压源仿真时，弱磁控制又是怎么体现的呢？或者说弱磁电流的大小的确定是靠公式计算？
（3）短路仿真时，是用电流源仿真吗？

mawentao

楼主这个方法不太实用

huangxiaoke

法法 发表于 2017-9-8 09:08
第三步，通过调整激励（excitations）中电流和thet角的大小，使输出转矩达到峰值转矩（对应峰值功率），同 ...

参数扫描呀 输出线电压不要超过控制器输出电压即可。。。