关于直线电机模型推力过小的问题

欧阳庆

你这个电势的数值是最大值，不是有效值，峰值除以1.414，就是有效值了。

MADANO

欧阳庆 发表于 2020-9-14 16:00
你需要计算反电势的话，就把绕组的直流电阻设置成很大，例如，几个G Omega,或几百兆欧或几千兆欧。不用设置 ...

是的，我在15楼的回复中这样做了，把电阻的值设置了很大。这样得到的反电势结果和电流源0A激励时得到的结果均在580V左右，但是这台电机的反电势没有这么大的，我再计算一下吧，希望大佬能帮忙分析一下

欧阳庆

如果你得到的空载反电势远远大于外加电压，则说明你绕组匝数给的不合理，或许太多了。减小匝数试试看。

MADANO

更正：由于自己的疏忽，把力的单位看错了，力的单位是Knewton，也就是说仿真结果的推力是不小的。（当然实际中也不会达到这么大，说明模型还是有问题的。）我尝试减小了一些匝数，推力是减小了一些，但是法向力一直很大，有几万牛的样子。。。但是永磁用的都是模型材料库中的NdFe35，如果真的是磁场过强，那么也就导致了很大的反电势。现在，在纠结模型中的材料参数是否恰当、模型中的气隙、网格划分是否合理，希望路过的大佬有空的话帮忙看看。另外希望大佬能指导一下如何计算这个合成的反电势

lizhen2979371

建议先用电流源尝试 对比磁密和反电势

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MADANO

lizhen2979371 发表于 2020-9-15 11:48
建议先用电流源尝试 对比磁密和反电势

好的，谢谢李老师提醒。
现在模型得出的反电势波形如下图所示

反电势的峰值已经下降到124V了。至于为什么下降这么多，我也十分的纠结。因为现在的模型和之前的模型并没有改变什么内容。模型会放在最下面。
然后是气隙磁密的波形，我是这样操作的，模型运行完之后先在动子的下方画一条线，线的长度和动子的长度一样。然后在绘制这条线上的mag_B参数。波形如下所示

另外我也用同样的方法测试了反电势为580V模型（10楼中的模型）的气隙磁密，如下图所示（单位为毫特斯拉）

现在也有点分不清对错了，我自己尝试用电机学中的公式4.44NfφKq来计算相电势的理论值，但是感觉结果差的很多。在这个模型中线圈匝数为144，极距为16mm,运行速度为1m/s,得出的反电势频率为31.25Hz,这点可以从图片中电压波形周期为32ms看出来。然后绕组分布系数是按照分数槽集中绕组的极槽配合确定的，6槽8极。不知道我这样想对不对呢？大佬有空的话希望帮忙指导一下

模型在这里
124V反电势模型.rar (55.13 KB, 下载次数: 14)

2020-9-15 17:00 上传

点击文件名下载附件
124V 反电势模型

MADANO

lizhen2979371 发表于 2020-9-15 11:48
建议先用电流源尝试 对比磁密和反电势

唉，楼上的反电势波形没插上。。。这里补上

MADANO

欧阳庆 发表于 2020-9-14 19:31
如果你得到的空载反电势远远大于外加电压，则说明你绕组匝数给的不合理，或许太多了。减小匝数试试看。

欧阳老师能打开10楼的那个模型么？我在26楼上传了一个反电势峰值为124V的模型。因为中间变动了几次模型，具体操作记不清了，我尽量把这个模型还原到和10楼一样了，但是从结果来看反电势却下降了很多。希望您有空的话也能帮忙对比分析一下，谢谢

MADANO

更正：124V那个模型中减小了绕组的匝数。。。头有点晕了。现在把绕组匝数改成了36匝（虽然这和实际中的相差甚远），现在得到如下所示的推力波形，当然看起来有点难看，所以我想就优化下面的推力波形请教这几天一直给我回复解答的三位大佬，多谢了。关于之后的优化和计算还希望能继续得到你们的指导。下面是目前的参数设置
激励设置，三相差120度。

推力波形。单位为千牛顿，稳态时平均推力在1000N左右，但是这个波动太大了，实际中肯定不能用的

电流波形

I可以看到电流的幅值达到了40A，连续运行时电流有效值约为28A。对于0.71mm的常用绕组线径来说这个电流密度太大了，在实际中肯定不能这样用的。
induced Voltage

B相感应电压的波形幅值小于了其他两相

目前只是在仿真中设置的参数值，而且绕组等一些参数也有一些更改所以希望各位大佬能帮忙分析计算一下，达到让推力波动减小的目的。我想学习你们那个谐波分析什么的。。。

邱书恒

欧阳庆 发表于 2020-9-14 16:00
你需要计算反电势的话，就把绕组的直流电阻设置成很大，例如，几个G Omega,或几百兆欧或几千兆欧。不用设置 ...

设置小电流是正确的，和负载电阻设置大（或者开路）是一样的道理，实际情况是电流为0，但不建议直接将电流设置为0，因为计算过程中会出现1/0的情况，会导致不收敛

MADANO

邱书恒 发表于 2020-9-23 11:34
设置小电流是正确的，和负载电阻设置大（或者开路）是一样的道理，实际情况是电流为0，但不建议直接将电 ...

好的，收到谢谢提醒

MADANO

zengxiaodong 发表于 2020-9-14 14:47
你这个激励电压为零，那就是线圈短路，那当然会有电流啊！

曾老师，冒昧打扰一下，我用Maxwell建立电机模型时，关于绕组的设置有些困惑的地方。
就是之前的电机模型（在10楼），测试空载反电势的幅值达到了580V，太大了。绕组的设置如下图所示，每个导体内都是144匝

然后得到了如下图所示的磁链波形

A相绕组（红色）的磁链幅值在3.08Wb左右。λa=-3.08*cos(wt)=-3.08*cos(2π*31.25t)。所以A相绕组的电势为Ea=dλa/dt=3.08*2π*31.25*sin(2π*31.25t)=604.756 sin(2π*31.25t)。也就是说A相绕组的空载反电势幅值在604V左右。下面是仿真得到的空载反电势波形，A相绕组的空载反电势幅值在585V左右。有一些误差。

之后我又用Magnet对电机进行了建模，设置每相绕组为144匝。当然了这两个软件对于绕组的连接有点不太一样，这也是我比较困惑的地方。在magnet中根据所选择的导体顺序进行连接，成为一相的绕组，然后给定这个绕组匝数即可。模型如下图所示。

得到的磁链波形如下图所示

A 相绕组的磁链幅值为0.1765Wb, λa=-0.1765*cos(wt)=-0.1765*cos(2π*31.25t)。所以A相绕组的电势为Ea=dλa/dt=0.1765*2π*31.25*sin(2π*31.25t)=34.655694*sin(2π*31.25t)。
即A相绕组的空载反电势幅值为34.655694V左右，下面为空载反电势的波形，可以看到，A相（红色）的空载反电势幅值也在34V左右。

在maxwell和magnet中建立的两个模型在结构参数方面都相同，运行速度均为1m/s,永磁材料maxwell中用的是NdFe35, magnet中用的永磁材料是N48H。N48H的矫顽力大于NdFe35，应该可以产生更大的反电势，但是在magnet仿真的空载反电势的结果比在Maxwell中小了很多。我认为是绕组的连接问题，λ=Nφ，我想Maxwell中空载反电势达到580V的原因也是因为绕组匝数设置的问题。按照实际的连接方式，每个齿上套的线圈是144匝。但是在Maxwell中按照上述的设置，是跟实际的连接情况一样么？在Maxwell Help 的帮助文档里对于Coil Terminal 的设定有如下解释：

其中第4条是这样解释的：关于参数Number of Conductors的值仅代表了所选几何体内的导体数。如果线圈端子因为对称而被切割，则只需输入建模部分中的导体数量。
我比较疑惑的是按照这样的设置，Maxwell中计算每相的磁链是用匝数144么？还是说会将A1p、A1r、A2p、A2r这些导体数都加在一起来计算磁链？因为在Maxwell中按照上述的连接方式得到的空载反电势幅值实在太大了，所以我一直认为是我的绕组连接设置有问题，但是我又找不到一个确切的答案，希望大佬能给指点一下。

MADANO

MADANO 发表于 2020-9-30 22:26
曾老师，冒昧打扰一下，我用Maxwell建立电机模型时，关于绕组的设置有些困惑的地方。
就是之前的电机模 ...

更正：关于32楼提问的maxwell中反电势过大的问题。经过群里大佬的提醒已经解决了，纯属自己操作方面的问题，对于软件的设置理解不够深入，脑子太笨了 。

Delcev

The force in your calculation is 2kN which is 2000 N

MADANO

Thanks for the reminder ，would you mind helping me in other topics ?

https://bbs.simol.cn/forum.php?m ... &fromuid=271183

and
https://bbs.simol.cn/thread-199120-2-2.html

Thanks again for your help

MADANO

Delcev 发表于 2020-10-8 16:18
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Delcev 发表于 2020-10-8 16:18
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bornborn

楼主你好，想问一下你得模型中动定子材料是怎么设置的，软件里没有找到宝钢这种材料；
然后我的模型也是6槽动子齿直线电机，我按你的模型按比例设置了一下，发现空载反电势只有5V，你知道这是为什么吗？

bornborn

bornborn 发表于 2021-3-19 11:09
楼主你好，想问一下你得模型中动定子材料是怎么设置的，软件里没有找到宝钢这种材料；
然后我的模型也是6 ...

我是做maxwell 3D模型仿真的

bornborn

楼主你好，想问一下电流频率31.25Hz是怎么算出来的吗？