Maxwell永磁电机仿真计算精讲

   本课程主要内容为在Maxwell 2D/3D环境下，以一款内置式V字型永磁同步电机为例，讲解了从磁路法到有限元法的电磁设计仿真计算过程，主要从基础仿真、同步电机内部电磁关系、Maxwell 2D永磁电机仿真计算详解、永磁体温度特性仿真计算和永磁电机参数化仿真计算五个方面来展开的，覆盖了永磁同步电机的全仿真操作过程。

      励磁磁通势在定子绕组中产生感应电动势E0，纵轴电势磁通势在定子绕组中产生感应电动势Ead，横轴电枢磁通势在定子绕组中产生感应电动势Eaq。同步电动机定子绕组各电量的正方向如图1所示，其电压平衡方程式如式（1）所示，其中，R为相电阻，X1为相漏电抗，Xad为纵轴电枢反应电抗，Xsq为横轴电枢反应电抗，Xd为纵轴同步电抗，Xq为横轴同步电抗。

图1 同步电动机各电量的正方向（电动机惯例）

      当运行于电动模式时，电源向电机传输有功功率，根据电动机惯例，P1=3UIcosφ＞0，即φ＜90°；当运行于发电模式时，电机向电源馈入有功功率，P1=3UIcosφ＜0，即φ＞90°。

      下面以两种形式写出电压平衡方式：式中，γ为内功率因数角；Eδ为气隙合成磁动势。

      据此可绘制出几种典型的相量图，其中图2(a)、(b)、(c)中的纵轴电枢反应为去磁性质，图2(e)的纵轴电枢反应为增磁性质，图2(d)为纵轴增、去磁临界状态。

图2 几种典型相量图

    图3归纳了同步电机内部的电磁关系。

图3 同步电机电磁关系

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