发个表贴式永磁同步电机计算小软件

herrwitz

发个自己用Python写的表贴式永磁同步电机计算软件，功能是求解气隙磁场，然后计算给定电流激励下的稳态转矩及反电势等。主要界面如下：







简介：

SAMOO的意思是Subdomain Analytic Method --Object Oriented。以前我写过一个功能更多，但是代码更混乱，可维护性很差的SAM。现在用class重写了之后，删掉了之前不成熟的一些功能比如生成绕组图，求电感，PSO优化还有生成MAP等，所以现在的名字叫SAMOO Lite，版本定为0.1.

结果部分精度还是有的，至少对几台4极电机和有限元结果对比过了。由于采用的是子域法求解，计算时间和求解次数直接相关，也就导致软件需要几秒钟来执行运算。

需要注意的是求解空载磁场的时候先假定的是无槽定子，然后用卡特系数进行修正。。。因此目前无法求解齿槽转矩。

使用方法：

把电机数据填入附带的csv文件，然后在软件里点“载入”。之后给入电流，电流角(90°即为纯q轴电流)，磁铁剩磁还有转速，点击“执行”就可以了。


选择适合你的版本：

有三个版本可供选择，分别是Python无GUI版，Python加密脚本版，exe版。

Python无GUI版 --文件名是SAMOO - no GUI.zip。保留了源码，只是移除了GUI部分代码，该有的功能都在。适合电脑安装了Python，同时想看看计算原理的人。使用前先运行Check_dependencies_SAMOO.py 来安装缺失的库。

Python加密脚本版 --文件名是SAMOO - Script.zip。经过Pyarmor加密过的源码，保留了GUI，适合电脑安装了Python的人。使用前先运行Check_dependencies_SAMOO.py 来安装缺失的库，然后运行SAMOO.py。

exe版 --文件名是SAMOO - Release.zip。经过打包的Python加密脚本版，正常情况下双击即可使用。由于把Python解释器和依赖库都打包进了exe文件，根据电脑性能不同软件启动时间可能从几秒钟到几分钟不等。适合懒得折腾Python的人。


下载地址：

附件是百度云下载链接，包含了三个版本的地址。

欢迎反馈问题！

herrwitz

V0.2 版以及发布，包含对V0.1 的多项修正补全，并添加了有限元分析的支持：

1. 修正了V0.1 中气隙磁密过零点判断问题；

2. 输出图像保存至figures文件夹；

3. 添加了槽形说明，并在csv文件中删除冗余内容；

4. 添加了有限元分析的支持（需要安装FEMM）。


部分截图如下：









下载地址：




使用说明：

--如果需要进行有限元分析，则必须安装链接中附带的femm。安装文件名为“femm42bin_win32_21Apr2019.exe”。

--SAMOO的压缩包解压出来以后直接执行SAMOO.exe即可运行。

--自定义的BH曲线可以在SAMOO_fem/BH/文件夹下以csv的形式定义。

--周期仿真中的FFT图像仅有当周期数>=1时才会显示。


如果使用有任何问题或者有改进意见，欢迎反馈！

czvmkl

能计算圆环形磁钢的无刷电机吗？

katawong

真乃人才也，赞一个。

yupoo

搞啥电机，直接去搞编程多好

herrwitz

czvmkl 发表于 2019-10-19 08:13
能计算圆环形磁钢的无刷电机吗？

如果是三相分布式绕组的BLDC，理论上也不是不可以，不过实现起来比较麻烦。

需要选取一系列采样点，然后把每个采样点的三相电流对应在dq坐标系下的电流幅值和角度求出来，这一步需要手动完成，然后手动把每个采样点的数据输入软件。

如果只是求空载磁场倒是没有什么难度。

herrwitz

yupoo 发表于 2019-10-19 09:36
搞啥电机，直接去搞编程多好

高级点的编程还真不会。。。用Python做电机分析倒还会一点

dream-ttt

谢谢楼主分享，感觉能编程的人都挺牛的

herrwitz

预告一下0.2版，初步添加了对有限元的支持(基于FEMM)。目前的难点主要在多核多线程的协同上，预计周末能发出来。

预览图:

yushukun123

楼主强人，已经下载， 期待0.2版本的诞生啊。ANSOFT 笔记本可以仿真不 ？？？ WIN10  64 笔记本

herrwitz

yushukun123 发表于 2019-10-24 14:28
楼主强人，已经下载， 期待0.2版本的诞生啊。ANSOFT 笔记本可以仿真不 ？？？ WIN10  64 笔记本

我就是在WIN10平台下打包的，32位和64位都试过，正常情况下应该是能跑的

yushukun123

herrwitz 发表于 2019-10-24 14:45
我就是在WIN10平台下打包的，32位和64位都试过，正常情况下应该是能跑的

多谢楼主啊，我的笔记本 改天也去下载一个ANSOFT 试试，另外是不是不用正版的，正版的买不起啊，用个破解版是不是一样用呢？？

herrwitz

yushukun123 发表于 2019-10-24 15:06
多谢楼主啊，我的笔记本 改天也去下载一个ANSOFT 试试，另外是不是不用正版的，正版的买不起啊，用个破解 ...

不需要ANSOFT的。

0.1版本直接运行就行。

还没发布的0.2版本因为有限元模块要调用FEMM求解器，所以需要安装FEMM。

yushukun123

好的，知道了。。大神。
我可以试用 也很荣幸啊。0.1版本的试用完毕了  看着不错。空载磁密和满载磁密差距原因是啥呢？波形 数据均不一样啊
这个程序是三相永磁同步电动机 （是交流电机 也算） 仅仅是转子表面永磁体是表贴（径向和切向两种对吧  ，转子没有导体槽 ） 但是定子原理还是没有变的啊，不理解空载磁密和满载磁密差别原因，能解释一下么

herrwitz

yushukun123 发表于 2019-10-24 15:30
好的，知道了。。大神。
我可以试用 也很荣幸啊。0.1版本的试用完毕了  看着不错。空载磁密和满载磁密差 ...

电枢磁场和转子产生的空载磁场是分开计算，然后叠加起来的。

电枢磁场的计算是严格按照子域法求解的，这一部分是假定了定子开槽的，同时把磁铁剩磁置为0。参见：

Lubin, T., Mezani, S., & Rezzoug, A. (2010). Improved analytical model for surface-mounted PM motors considering slotting effects and armature reaction. Progress In Electromagnetics Research, 25, 293-314.


空载磁场按照Z. Q. Zhu的解析式计算，假设的是无槽定子，在保留磁铁剩磁的同时定子侧电流激励为0。参见：

Zhu, Z. Q., Howe, D., & Chan, C. C. (2002). Improved analytical model for predicting the magnetic field distribution in brushless permanent-magnet machines. IEEE Transactions on Magnetics, 38(1), 229-238.


D轴和A相对齐以后再考虑给定的电流角，就可以通过叠加把负载磁场计算出来了。

不考虑铁心饱和的情况下，你看到的 负载气隙磁密 = 空载气隙磁密 + 电枢气隙磁密。

yushukun123

您好，您这个程序是 调速永磁同步电动机程序是吧。 有几个疑问，没有学习过永磁电机 也没有生产过，没看过实物也，仅仅目前在自学永磁电机知识。
1.你这个程序是矩形波永磁同步电动机吧？（这个也叫BLDC电机是吧？）
2.可以用于正弦波永磁同步电机么？
3.表面贴 式这种一般都是矩形波对吧。
4.调速永磁电机都是转子没有槽的吧（异步启动的有转子槽）
5.变频器驱动的话，
  5.1.1个变频器可以驱动 4个异步启动永磁同步电动机；1:4
  5.2.1个变频器只能驱动1个调速永磁同步电动机  1:1

以上请给我解答一下，多谢。

yushukun123

herrwitz 发表于 2019-10-24 15:49
电枢磁场和转子产生的空载磁场是分开计算，然后叠加起来的。

电枢磁场的计算是严格按照子域法求解的， ...

另外，您EXCLE 那个文件有没有说明啊。我没有PYTHON 程序，
EXCLE 文件求中文说明，多谢

yewuchen

楼主真是太厉害了

tztcl001

在搞永磁电机设计，自启动的，大神能做吗？

herrwitz

yushukun123 发表于 2019-10-25 10:41
您好，您这个程序是 调速永磁同步电动机程序是吧。 有几个疑问，没有学习过永磁电机 也没有生产过，没看过 ...

太过于系统的问题我没法回答，一般书里的解释都更好。

1. BLDC是指的气隙磁场和定子电流都是矩形（梯形）的永磁电机，PMSM气隙磁场和定子电流都是正弦。我的软件只能求解正弦电流，因为矩形（梯形）电流的表达太麻烦。所以严格来说不适用于BLDC。

2. 适用，但也只适用于表贴式。

3. 不一定。

4. 只能说转子没有绕组。有的转子表面不圆，为了让dq轴磁路电感差别更大。比如有的Surface-Inset PMSM，永磁铁直接镶嵌在转子表面，磁极之前还是铁心，这是不是也能理解成一种广义上的槽？

5. 无法解答，我只懂点电机本体。


在电机本体来看，它只需要一个电流激励感应出磁场，和永磁体磁场发生共同作用就能输出转矩了。软件也是这个思路，直接把每相电流激励给进去就行，根本不管什么星形还是三角接法，也不管变频器怎样。就是一个简单的给电流出转矩的过程。

csv的各行含义我记得是写在里面了呀，可能不太全。我回头检查下，有需要我更新下文件。

herrwitz

tztcl001 发表于 2019-10-25 14:06
在搞永磁电机设计，自启动的，大神能做吗？

不是一个计算原理，没法用SAMOO计算，抱歉