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）...

若虚子

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！

若虚子

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。

若虚子

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

若虚子

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。

若虚子

上面是文稿内容，下还有......

qhzylxq

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。

若虚子

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。

若虚子

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

若虚子

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 Dampers  at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m):        0.0434

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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

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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

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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

若虚子

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=398.255W  Pfe=155.295W，Pfe/Pcu=39%
按10匝：Pcu=278.667W  Pfe=155.295W，Pfe/Pcu=55.72%
按20匝：Pcu=637.125W  Pfe=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-6P  Pcu=515.3W  Pfe=701.3W，Pfe/Pcu=136%  
按32匝： Pcu=438.74W  Pfe=24.07W，Pfe/Pcu=5.5%
按16匝： Pcu=984.89W  Pfe=24.07W，Pfe/Pcu=2.5%  

黄国治《中小旋转电机设计手册》中，5.5kW-4  Pcu=239.23W  Pfe=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？？？

若虚子

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

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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

若虚子

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。

若虚子

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。

若虚子

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=398.255W  Pfe=155.295W，Pfe/Pcu=39%
按10匝：Pcu=278.667W  Pfe=155.295W，Pfe/Pcu=55.72%
按20匝：Pcu=637.125W  Pfe=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-6P  Pcu=515.3W  Pfe=701.3W，Pfe/Pcu=136%  
按32匝： Pcu=438.74W  Pfe=24.07W，Pfe/Pcu=5.5%
按16匝： Pcu=984.89W  Pfe=24.07W，Pfe/Pcu=2.5%  

黄国治《中小旋转电机设计手册》中，5.5kW-4  Pcu=239.23W  Pfe=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？？？

若虚子

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！

若虚子

自顶。希望有人帮助。