案例分享：感应电机电磁计算

motor小精灵

感应电机（通常指异步电机）的电磁计算是电机设计中的一个重要环节，它涉及到电机的电机设计、制造、故障分析与诊断、科学研究与技术创新以及节能减排等方面都具有重要意义。以下内容以某感应电机为例介绍电磁计算的过程。

建模设置

1）几何建模
建立三相感应电机2D仿真半模型。半模型中包括：定子、转子、转轴、双层定子绕组和转子导条，其中定子有24个定子槽，转子有22个转子导条。感应电机2D仿真计算半模型如下图所示：

                               
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三相感应电机2D半模型

2）材料设置
在感应电机仿真模型中共有四种材料，分别为定转子硅钢片DW600、定子绕组为紫铜、转子导条为铝合金，以及定转子之间的空气气隙。其中硅钢片材料DW600的磁导率为非线性，在Simdroid和商软里需要将材料B-H曲线数据（没有找到合适的DW600B-H曲线，以牌号相近的DW540 B-H曲线代替）输入材料属性进行材料设置，硅钢片材料的B-H曲线如下图所示：

                               
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硅钢片材料B-H曲线

空气材料的相对磁导率为1，相对介电常数为1；紫铜的相对磁导率为1，电导率为5.8e7 S/m；铝合金的相对磁导率为1，电导率为2.3e7 S/m。

3）边界设置
三相感应电机仿真计算模型采用半模型，定子铁芯的磁导率远大于空气，因此选择定子外圆为磁力线平行边界；电机具有反周期对称性，在其他外侧边界上需要设置反周期边界条件。另外，转子、转子导条、转轴和转子侧气隙为运动区域，转子绕中心转速为585rpm，运动区域如下图所示：

                               
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感应电机运动区域设置

3）激励设置
三相感应电机的定子槽的接线图如下图所示：

                               
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定子绕组接线图

同时，建立以有效值为380V交流电压源为激励源的三相绕组电路模型，通过场路耦合施加三相感应电机的绕组激励，电路模型如下图所示：

                               
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三相绕组电路图

最后设置端部连接、转矩求解和磁链等，并考虑转子导条的涡流效应进行三相感应电机的仿真计算。

电磁仿真分析结果

1） 磁感应强度云图
电机转矩稳定后的时刻的云图如下。

                               
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稳定后磁感应强度云图

2）磁力线云图
查看三相感应电机的磁力线云图，如图所示。

磁力线云图

3）转矩曲线
查看三相感应电机的转矩曲线，如图所示。

                               
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转矩曲线

4）气隙磁密曲线
查看三相感应电机的气隙磁密曲线，如图所示。

                               
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气隙磁密曲线

5）三相绕组电压曲线
查看三相感应电机的三相绕组电压曲线，如图所示。

                               
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三相绕组电压曲线

6）三相绕组磁链曲线
查看三相感应电机的三相绕组磁链曲线，如图所示。

                               
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三相绕组磁链曲线

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