ansys 同步電機的案例
今晚 | ANSYS官方永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真直播
ANSYS官方將特別推出一系列ANSYS網絡研討會，不僅包含ANSYS 2019 R3 新版本功能介紹，同時也包括最新的行業熱點解決方案，ANSYS將與各位深入探討行業熱點趨勢，諸如無人駕駛、PCB結構可靠性、天線設計、數字孿生等等。
在此系列網絡研討會結束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發布的Mate 30 1臺！
本期研討會：《永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真》將于11月28日 20:00-21:00舉辦。
直播主題
永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真
日期/時間
2019年11月28日（今晚）
20:00 – 21:00
課程受眾
永磁同步電機設計單位
電機控制器設計單位
新能源汽車研發部門
變頻器研發部門等行業人士
講師簡介
楊俐輝
ANSYS機電系統仿真軟件專家，對電機本體及其控制系統、開關電源、機電系統的電磁兼容有豐富的實際項目實施和仿真經驗?，F任ANSYS中國機電產品線資深工程師，負責機電產品線的方案推廣和項目咨詢工作，對ANSYS機電產品及平臺方案等有全面的了解和經驗。
課程簡介
隨著新能源汽車行業、高性能工業伺服系統的發展，電機本體設計和其控制系統的關系日趨緊密。
展開 ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真丨附招聘
ANSYS官方將特別推出一系列ANSYS網絡研討會，不僅包含ANSYS 2019 R3 新版本功能介紹，同時也包括最新的行業熱點解決方案，ANSYS將與各位深入探討行業熱點趨勢，諸如無人駕駛、PCB結構可靠性、天線設計、數字孿生等等。
在此系列網絡研討會結束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發布的Mate 30 1臺！
本期研討會：《永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真》將于11月28日 20:00-21:00舉辦。
直播主題
永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真
日期/時間
2019年11月28日（周四）
20:00 – 21:00
課程受眾
永磁同步電機設計單位
電機控制器設計單位
新能源汽車研發部門
變頻器研發部門等行業人士
講師簡介
楊俐輝
ANSYS機電系統仿真軟件專家，對電機本體及其控制系統、開關電源、機電系統的電磁兼容有豐富的實際項目實施和仿真經驗。現任ANSYS中國機電產品線資深工程師，負責機電產品線的方案推廣和項目咨詢工作，對ANSYS機電產品及平臺方案等有全面的了解和經驗。
課程簡介
隨著新能源汽車行業、高性能工業伺服系統的發展，電機本體設計和其控制系統的關系日趨緊密。性能優異的電機是電機及其控制系統的基礎，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設計方法設計出高功率密度的電機，電機占用的幾何空間就越小，電機的有效材料的利用率就越高；
電機的效率越高，則可減小電機本體的發熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統的效率；
齒槽轉矩越小的電機，將減少電機控制算法設計的難度，同時減小最終整個機電系統的NVH。
展開 【討論】永磁同步電機相對于永磁直流電機好在哪，為什么現在的電動汽車都采用同步電機？
永磁同步電機是定子勵磁，不需要碳刷。而且控制自由度更高，同時控制相位和電壓，啟動性能很好。反過來傳統直流永磁電機是轉子勵磁，需要碳刷給轉子供電。而且控制只能控制電壓，適應性差。
關于永磁同步電機的10個知識 附永磁同步電機三個關聯參數轉矩系數Kt、反電勢系數Ke、磁鏈Phi之間
采用永磁同步電機因其自身結構緊湊，功能齊全，集曳引電機、曳引輪、電磁制動器、光電編碼器于一身，易于安裝，便于使用，使得其在行業內近十年來大展身手、普遍開來。特別是在無機房電梯的開發應用中，將永磁同步曳引電機安裝在電梯的井道里，既節約了機房的建造成本，又美化了建筑物外觀。當電梯負載變化時，永磁同步電機通過調節夾角來適應，其響應速度很快。
為了使電梯有良好的起、制動舒適性和平層準確度，在系統中加入了準確的轉子位置裝置和電壓電流檢測裝置，隨時確定電機磁場的大小、方向。位置檢測裝置采用轉子位置傳感器（光電編碼器或旋轉變壓器等）。轎廂負載檢測裝置可采用位置型、壓力型等多種形式，對電梯負載進行預先測量并計算，給出恰當方向和大小的力矩，可輸出開關量、模擬量（電壓）和頻率量（高頻抗干擾性強，能遠距離傳送）等。
永磁同步電機，準確的講，應該叫異步起動同步運轉的永磁電機。這種電機，使用中可以同尺寸代替原來的Y,Y2,Y3等電機。減少了更換過程的麻煩。與普通電機相比，永磁電機有其自己的特點：
1、轉速恒定，為同步轉速。轉速較普通電機稍高，比如普通電機4極轉速為1400n/min多轉，永磁同步電機轉速就是1500n/min，丟轉少。
2、功率因數高。永磁電機在正常運轉時，轉子轉速和定子磁場轉速一致，轉子磁極采用永磁磁鋼，沒有電流，定子上感應電流減小，因此功率因數高?？梢酝ㄟ^合理的設計，可使其工作在滯后功率因數、單位功率因數和超前功率因數。一般滯后功率因數都可以達到和超過0.95，大量使用永磁電機，可以省去無功功率補償器等設備。
3、效率高，特別是運行效率高。永磁電機正常運轉時，由于轉子磁極采用永磁體--釹鐵硼磁鋼，靠永磁體的磁場就可以保證電機的正常運轉，因此轉子也就沒有繞組損耗。轉子鐵耗也沒有，因此效率較普通電機高的多。
展開 
電機設計及電機仿真APP系列之——高速永磁同步電機仿真APP介紹
電機的各種工作狀態和參數變化。用戶可通過調整仿真參數，快速得到電機的響應和性能參數，從而進行針對性的優化和改進。借助仿真APP，可大大減少電機設計迭代次數和成本，提高測試效率和準確性。
對了，此APP非彼APP，不用下載安裝，直接瀏覽器（手機也可以）打開，調整各項參數（定轉子、定子槽尺寸等）就可以在線云端計算，非常方便哦。如果不符合要求，還可以個性化定制，資深電機設計仿真工程師幫你搞定。
小編整理了10款不同類型的電機仿真APP，介紹給大家，請查看：https://www.yqgqt.org.cn/post/1953876
下面給大家介紹一款好用的“高速永磁同步電機仿真APP”。
高速永磁同步電機作為一種先進的電機技術，它具有高轉速、高效率、高功率密度等顯著特點。被廣泛應用于工業、新能源汽車、航空航天、風力發電等領域。隨著技術的不斷進步和市場需求的不斷增加，其性能將不斷優化和提升，為各行各業的發展提供強有力的支持。
本APP可實現高速永磁同步電機仿真計算，得到電機的磁密云圖、磁鏈、反電動勢、電磁轉矩、護套渦流損耗、永磁體渦流損耗、鐵芯損耗等結果。
參數設置
仿真APP計算結果展示（部分）
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展開 交流異步電機與永磁同步電機有何區別？
在提及純電動汽車的動力系統時，我們經常會聽到永磁同步電機或者交流異步電機的說法，并且前者出現的頻率更高。那么，搭載了這兩種不同技術的電機到底有什么區別，又分別擁有哪些優缺點呢？
目前，市面上的純電動汽車的電機種類共有四種。直流電機由于其存在諸多缺點已逐漸被淘汰；開關磁阻電機由于其擁有較高的轉矩脈動，導致振動和噪聲都很大，所以只有在商用車領域被廣泛應用。因此，永磁同步電機和交流異步電機成為了大多數乘用車所采用的電機形式。
首先，我們先來了解一下純電動汽車的工作原理：電池通過控制系統向電機供電,在電機中將電能轉換為機械動力并傳給系統,然后傳送給驅動車輪并使車輪轉動,最后通過與地面間的相互作用產生使汽車行駛的牽引力。
了解完工作原理后我們直接進入今天的主題，同步電機與異步電機的最大區別就在于兩者的轉子旋轉的磁場速度是否與定子旋轉的磁場速度一致，如果一致就叫做同步電機，如果不一致就叫做異步電機，具體到性能參數以及應用，兩者有很大的區別。
永磁同步電機
永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機，永磁體作為轉子產生旋轉磁場，三相定子繞組在旋轉磁場作用下通過電樞反應，感應三相對稱電流。
永磁同步電機的轉子本身產生固定方向的磁場（永磁體），定子旋轉磁場“拖著”轉子磁場（轉子）轉動，因此轉子的速度一定等于定子的同步速，所以叫做“同步電機”。定子線圈的磁場會因為斷電而消失，但是轉子卻是磁性很強的永磁體，磁場并不會消失，因此稱之為——永磁（雖然隨著時間的流逝磁場會逐漸消失，但是速度也是很慢的）。
永磁同步電機的轉子轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過控制電機的定子繞組輸入電流頻率，電動汽車的車速將最終被控制。
展開 直流勵磁同步電機和磁阻電機在新能源汽車中的應用
一、電機分類
目前車輛上常用的驅動電機種類有異步感應電機IM和永磁同步電機PMSM，其中中國市場以永磁電機為主。
業內今年新增加一個種類是BMW IX3的電勵磁同步電機，在寶馬沈陽工廠開始了批量生產，似乎誘惑了很多工程師，并且成了很多銷售人士的賣點。當然，電勵磁同步電機也不是新發明，雷諾ZOE就采用了電勵磁同步電機，只是沒有普及開來。
電勵磁同步電機的原理已經公開很久了，在工業電機產品領域也有很多應用，只是電動汽車這個領域剛剛有批量使用的案例。
但是這個并不新鮮的技術并不代表電勵磁同步電機沒有門檻、可以隨意任性設計和量產，在設計和制造技術上還是有很多挑戰，需要新的技術和不斷的嘗試。
2020年驅動視界白皮書中介紹了永磁同步電機PMSM和異步感應電機IM，這里就不做重復，這篇文章重點介紹電勵磁同步電機及其歐美研究中的磁阻電機等內容。
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表1：各種類型驅動電機性能對比
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以上對比的假設前提條件是驅動電機功率和扭矩相同，也就是在電機電氣性能一致的基礎上對比各項指標差異，△數量多少代表優劣，由于磁阻電機還沒有量產應用，數據只是單純意義上對比和參照。
至于采用什么種類的電機，各個國家和各個公司都有自己的設計方案，沒有絕對的好壞區別，更沒有正確錯誤之分，需要綜合考量以及SWOT分析結果，適合自己的才是最好的。
之所以不同國家和不同公司選取了不同類型的驅動電機，原因很多：
1) 國家資源分布的差異，如歐美國家稀土相對稀缺，而中國的儲量相對多些，但是也需要珍惜有限的自然資源，需要提高稀土制造利用率，增加高附加值環節的控制。
2) 各個公司產品布局的差異和整體設計的需求，以及改型換代、迭代的差異。
展開 永磁同步電機控制系統仿真 附電力電子、電機控制系統的建模和仿真下載
Rate Transition模塊
同步和異步
同步和異步是一個相對的概念，例如異步中斷，同步任務等。因此需要弄清楚，相對什么是任務是同步的，相對什么中斷是異步的。還是以永磁同步電機控制系統的仿真模型來說明。
下圖是常規永磁同步電機控制的實際流程包括以下幾個步驟：
1 . 采樣和保持電機電流值，ADC轉換電機電流值；
2 . 讀取電機速度和位置值（圖中未標出）；
3 . 運行電機控制和SVPWM算法；
4 . 輸出和更新PWM占空比；
其中步驟1的電流采樣和步驟4的更新PWM占空比必須在同一時刻完成的。
PMSM電機控制的流程
因此我們可以知道，如何把電機控制算法看作一個任務，這個任務相對被控對象模型就是異步的。但是這個任務相對于PWM-Timer卻是同步的。
現在，我們已經知道了永磁同步電機控制系統的實際情況，下面我們就來進行建模。
展開 為啥比亞迪用永磁同步電機，特斯拉和寶馬卻喜歡交流異步電機？
前面說了電刷會磨損甚至起火花，所以現在大多數汽車用的都是無刷電機，我們本次討論的永磁同步電機和交流異步電機都是無刷電機，下面終于進入正題，給大家講講這兩者的區別：
同步和異步指的是什么？
指的是轉子轉速和定子產生的磁場的速度是否一樣。要完全理解這個問題，我們需要理解這兩種電機的原理。
我們先看永磁同步電機：
需要注意的是，永磁同步電機和我們上面舉例用的課本上的電機不一樣，它的線圈是作為定子，永磁體是充當轉子的，跟課本上的正好相反。
先說這個永磁體，現在多數是用釹鐵硼材料制作，這種材料被稱為“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。而獲得這種材料需要一種稀有物品——稀土。
展開 【討論】電動汽車為什么有的使用交流感應電機而不是永磁同步電機？
特斯拉、蔚來都采用了感應電機而不是同步電機，除此之外有哪些采用永磁同步電機的？同步電機相對感應電機應該功率密度更大、效率更高，應該是有優勢的。采用感應電機是因為擔心永磁體磁場強度容易衰退？高溫、震動會導致退磁？
電機振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機E-NVH仿真分析（單一工況點噪聲）
目前，新能源汽車電機的噪聲問題變得越來越突出，電機的電磁振動噪聲是設計人員研究的熱點問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機進行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機的E-NVH分析提供理論依據，并為永磁同步電機的E-NVH提供優化途徑。
Motor-CAD是全球領先的新能源汽車電機選型分析及設計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優化設計，競品分析，拆解分析等。開發至今，已被全球主要的整車生產企業、電機生產商、科研機構及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設計階段高效地對電機進行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機械模塊（Mechanical）和虛擬實驗室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機為例，對電機的電磁噪聲進行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機E-NVH進行仿真分析，為后續的降噪方案提供思路。下圖所示電機的Motor-CAD模型圖，內置式永磁同步電機，具體的結構參數設置在此不再贅述。
展開 
為啥比亞迪用永磁同步電機，特斯拉和寶馬卻喜歡交流異步電機？
各位邦友有沒有發現，媒體在報道電動車的動力信息時，經常使用“搭載了永磁同步電機，最大功率XX……”因為絕大多數產品搭載的電機都是“永磁同步電機”，很多讀者就把這句話理解為“搭載的電機最大功率為……”
但關注特斯拉的朋友們可能知道，特斯拉搭載的是“交流異步電機”，而新晉網紅蔚來ES6性能版搭載的是“前160千瓦永磁同步電機，后240千瓦感應電機” 這又是什么東西？
那么本次邦老師就給大家講講，同步電機和異步電機的區別吧。
先別管同步異步，來回憶一下電機
電機這個東西相信大家都不陌生，回憶一下高中物理上的直流有刷電機，原理千百年來都是一樣的， 一個永磁體（磁鐵）作為定子，一個線圈作為轉子，通電后產生磁場，根據“同性相斥，異性相吸”的原理，他會繞著定子轉動。
但是吧，轉了180度之后，你會發現定子的N極挨著轉子的S極了，它們兩個開始相吸，不轉了咋整？所以這時候需要改變一下通過轉子的電流方向，但是你是不能改變電源的電流方向的，所以這時候需要換向器和電刷出馬了。
電刷的主要作用是傳導電流，它的正負極則與電池的正負極相連，轉子每轉過180度，電刷與換向器的連接發生轉向，線圈原本的正極變成負極、負極變成正極，以此交替循環，實現電磁力推動轉子線圈持續旋轉。不過因為電刷一直在換向器上刷來刷去，勢必產生磨損，運氣不好還會產生火花。
前面說了電刷會磨損甚至起火花，所以現在大多數汽車用的都是無刷電機，我們本次討論的永磁同步電機和交流異步電機都是無刷電機，下面終于進入正題，給大家講講這兩者的區別：
同步和異步指的是什么？
指的是轉子轉速和定子產生的磁場的速度是否一樣。要完全理解這個問題，我們需要理解這兩種電機的原理。
展開 三相永磁同步電機故障診斷與分析
永磁同步電機作為一種高性能的交流電機，因其具有體積小，可靠性高，功率因數和功率密度高高，效率高等優點。永磁同步電機的運行范圍很寬，可以在其額定功率數值25%-120%的范圍內保持很高的運行效率，完全能夠適應負載變化比較大的場合。因此，永磁同步電機的發展和推廣使用，將能夠極大滿足當今社會工業對高效電機的需求。但與此同時，電機作為一個能夠實現機電能量之間轉換的系統，它的結構是由定子，轉子，和軸承等電氣系統和機械系統組成，其總體結構較為簡單。但電機工作時，具有復雜的機電能量轉換過程，在長期運行中，受供電情況、負載工況和運行環境的影響，某些部件會逐漸失效，損壞。電機的工作原理都是基于電磁理論，主要由電路（繞組）和磁路（鐵芯）兩大部分組成，其主要故障類型有繞組斷線、繞組過熱、匝間短路、絕緣老化、鐵芯變形及電機轉子偏心等，永磁同步電機因其轉子上還裝設有永磁體，還可能發生永磁體的不可逆退磁故障，總體來說，電機故障種類繁多，原因復雜。電機集電氣與機械部件于一體，加之處于高速運轉狀態中，故障征兆呈多樣性，既有電氣故障特性，又有機械故障特性；既有電氣量（電壓、頻率、電流、功率等），也有非電氣量（熱、聲、光、氣、輻射、振動等)。
本文主要對一臺功率為llkW面貼式三相永磁同步電機進行分析，分別仿真分析其發生定子繞組斷線故障、定子繞組匝間短路故障、電機轉子靜偏心與動偏心，以及永磁體的不可逆退磁故障。通過對故障工況有限元分析結果的后處理，總結出了故障特征信息和相關的故障程度評價指標，為提出如何實現永磁同步電機的可靠運行、建立電機的實時故障診斷系統等方面的內容提供了一定的依據。
2 電機的有限元分析模型
將RMxprt模塊中建立的電機模型導入Maxwell 2D中進行有限元仿真計算。
展開 永磁同步電機基本原理
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車用永磁同步電機的電磁噪聲分析與抑制
摘要
：電機模態的準確分析是實現電機低噪聲驅動設計的重要環節。當電機模態頻率與對應階次徑向電磁力波頻率接近時，會產生共振。以一臺6極36槽的70 kW商務車主驅動永磁同步電機(PMSM)為研究對象,對比分析轉子開輔助槽和針對一階齒諧波的轉子分段斜極方法對電磁力波的影響。采用轉子開輔助槽和轉子分段斜極的優化方法后,0階12倍頻徑向電磁力波幅值可減小79%。建立電機三維有限元模態仿真模型，分析電機結構部件對模態的影響，結合常用車載驅動電機的安裝固定方式對外殼進行約束,分析不同約束方式下電機的模態特性。結果表明，在峰值功率8 000 r/min的工況下，優化設計方案下的0階12倍頻的徑向電磁力波幅值較大,但由于頻率為4 800 Hz,遠離電機模態的固有頻率，因此不會發生共振，降低了電磁噪聲。
關鍵詞
：電磁力波;模態;輔助槽;斜極;永磁同步電機
0引言
電機的結構噪聲是電機結構受到激振源激勵而產生的，主要來源有機械振動和電磁振動⑴。機械振動由軸承摩擦或轉子不平衡等因素引起， 可以通過采用低噪聲軸承、提高加工工藝和裝配精度等措施來改善；電磁振動由作用于定子結構上的電磁力波引起，是引起車用永磁同步電機(PMSM)噪聲的重要因素。
19世紀20年代初,Fritze首次提出電機電磁噪聲主要由定、轉子之間的徑向電磁力產生⑵。文獻［3］是較早分析PMSM電磁噪聲激振源的文章，將激振源歸為轉矩波動和定、轉子之間的徑向電磁力波,發現電機振動噪聲的頻率特征與上述激振源的頻率特征有很強的關聯性。文獻［4］全面闡述了車用電機振動與噪聲的產生機理，從理論層面深入分析電機電磁噪聲的來源,揭示了電磁噪聲和電機結構參數以及控制參數之間的關系。
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