轴向磁通永磁同步电机仿真分析
轴向磁通永磁同步电机仿真分析
轴向磁通永磁同步电机也称盘式永磁电机，因其圆盘式的结构，加大了磁场作用面积，使得效率更高，大多呈现直径较大，轴向尺寸很薄的特点，应用在电梯领域、商用车公交车领域、工程机械领域、发电机组领域、增程器领域、军工及航空航天领域等等。
案例所属物理场：电磁场INTESIM-Emag
案例验证功能：转矩计算，三维运动控制及动网格，永磁体充磁
分析类型：四面体单元
几何模型
INTESIM软件自带几何建模功能，同时也支持外部模型导入，本案例采用导入外部电机模型的方法，仿真模型如下图所示。
图1 轴向磁通永磁同步电机几何模型
材料参数
轴向磁通永磁同步电机材料包括铜、永磁体、硅钢片等，各部件材料属性如下表1所示：
表1 材料属性表
Steel1008及50W470材料BH曲线如下：
图2 Steel1008与50DW470 BH曲线
边界及激励
电磁场分析需要建立空气域，空气域外表面施加磁通量平行边界，如下图蓝色高亮所示。
图3 磁通量平行边界加载图
本案例永磁体为平行充磁，充磁方向定义如下图箭头所示，磁钢交替充磁，当前只展示部分磁钢模型。
图4 永磁体充磁方向示意图
（3）线圈电流激励设置
图5 线圈电流方向示意图
轴向磁通永磁同步电机绕组每槽导体数10，三相绕组施加交流电流，每相之间相位角偏差120度。
网格对比
轴向磁通永磁同步电机气隙磁场在机电能量转换中起着传递能量的媒介作用，使定、转子间磁的联系及机电能量转换得以实现，因此与对标软件网格疏密程度不同将会影响转矩求解结果。本案例采用相同网格数，对标软件网格数98093，INTESIM网格数98093。网格对比如图所示。
图6 对标软件网格
图7 INTESIM网格
仿真结果
旋转运动动画
电磁转矩对比
图8 电磁转矩对比
INTESIM与对标软件电磁转矩曲线基本吻合。
磁密云图分布
图9 0.0016s时刻INTESIM磁密云图
图10 0.0016s时刻INTESIM磁密矢量图
总结
本案例使用INTESIM低频电磁场模块，基于永磁体充磁、线圈加载以及三维运动控制及动网格等轴向磁通永磁同步电机仿真所需功能，实现了轴向磁通永磁同步电机动态特性精确求解。仿真计算转矩曲线结果和对标软件基本吻合，并能够输出磁密云图、磁密矢量图、动画等电磁场景常用结果。本次案例验证了INTESIM低频电磁模块轴向磁通永磁同步电机仿真场景的仿真能力，能够为广大用户提供准确可靠的电磁仿真结果。
END
文章来源： 英特仿真INTESIM
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