軸向磁通永磁同步電機仿真分析
軸向磁通永磁同步電機仿真分析
軸向磁通永磁同步電機也稱盤式永磁電機，因其圓盤式的結構，加大了磁場作用面積，使得效率更高，大多呈現直徑較大，軸向尺寸很薄的特點，應用在電梯領域、商用車公交車領域、工程機械領域、發電機組領域、增程器領域、軍工及航空航天領域等等。
案例所屬物理場：電磁場INTESIM-Emag
案例驗證功能：轉矩計算，三維運動控制及動網格，永磁體充磁
分析類型：四面體單元
幾何模型
INTESIM軟件自帶幾何建模功能，同時也支持外部模型導入，本案例采用導入外部電機模型的方法，仿真模型如下圖所示。
圖1 軸向磁通永磁同步電機幾何模型
材料參數
軸向磁通永磁同步電機材料包括銅、永磁體、硅鋼片等，各部件材料屬性如下表1所示：
表1 材料屬性表
Steel1008及50W470材料BH曲線如下：
圖2 Steel1008與50DW470 BH曲線
邊界及激勵
電磁場分析需要建立空氣域，空氣域外表面施加磁通量平行邊界，如下圖藍色高亮所示。
圖3 磁通量平行邊界加載圖
本案例永磁體為平行充磁，充磁方向定義如下圖箭頭所示，磁鋼交替充磁，當前只展示部分磁鋼模型。
圖4 永磁體充磁方向示意圖
（3）線圈電流激勵設置
圖5 線圈電流方向示意圖
軸向磁通永磁同步電機繞組每槽導體數10，三相繞組施加交流電流，每相之間相位角偏差120度。
網格對比
軸向磁通永磁同步電機氣隙磁場在機電能量轉換中起著傳遞能量的媒介作用，使定、轉子間磁的聯系及機電能量轉換得以實現，因此與對標軟件網格疏密程度不同將會影響轉矩求解結果。本案例采用相同網格數，對標軟件網格數98093，INTESIM網格數98093。網格對比如圖所示。
圖6 對標軟件網格
圖7 INTESIM網格
仿真結果
旋轉運動動畫
電磁轉矩對比
圖8 電磁轉矩對比
INTESIM與對標軟件電磁轉矩曲線基本吻合。
磁密云圖分布
圖9 0.0016s時刻INTESIM磁密云圖
圖10 0.0016s時刻INTESIM磁密矢量圖
總結
本案例使用INTESIM低頻電磁場模塊，基于永磁體充磁、線圈加載以及三維運動控制及動網格等軸向磁通永磁同步電機仿真所需功能，實現了軸向磁通永磁同步電機動態特性精確求解。仿真計算轉矩曲線結果和對標軟件基本吻合，并能夠輸出磁密云圖、磁密矢量圖、動畫等電磁場景常用結果。本次案例驗證了INTESIM低頻電磁模塊軸向磁通永磁同步電機仿真場景的仿真能力，能夠為廣大用戶提供準確可靠的電磁仿真結果。
END
文章來源： 英特仿真INTESIM
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