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楼主: zengxiaodong

[电磁场] ANSYS Emag“现代技术”新单元Plane233线性摄动分析有问题!

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发表于 2018-8-16 09:13:47 | 显示全部楼层 来自 上海
竟然从头一条条看完了,牛,持续性
我计算电磁铁,用plane13和53计算的电磁吸力,用fmagsum查看结果值一样,可用PLANE233用EMFT查看结果没道理,请问怎样用PLANCE233查看电磁力?谢谢
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发表于 2018-8-17 08:45:44 | 显示全部楼层 来自 上海
Simdroid开发平台
用PLANE53,13计算得到的力为1139N, 为Y正向,用MAXWELL计算,力为Y正向1382N,而PLANE233EMFT查看显示x正向力为2183N,不清楚为什么会有这样的差距
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 楼主| 发表于 2018-8-19 21:02:58 | 显示全部楼层 来自 上海
yxyuiui 发表于 2018-8-17 08:45
用PLANE53,13计算得到的力为1139N, 为Y正向,用MAXWELL计算,力为Y正向1382N,而PLANE233EMFT查看显示x正 ...

先选中单元,再选单元的节点,再EMFT命令

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 楼主| 发表于 2018-9-2 10:15:23 | 显示全部楼层 来自 上海
Ansys 19.2发布了。





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 楼主| 发表于 2018-9-19 13:01:27 | 显示全部楼层 来自 安徽
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-9-21 08:26 编辑




用19.2优化齿槽转矩的结果,EMFT命令计算转矩。多极数的用烧结永磁,少极数的用粘结永磁,磁链几乎相等。

从这个例子很明显可以看出,极数多的电机转矩密度更大,8极电机的转矩仅能达到16极电机的一半,16极时的气隙磁密接近1.0特斯拉,8极时的气隙磁密仅能达到0.5特斯拉左右。

8极时主要是齿部饱和,16极时主要是齿尖饱和,这就限制了电机所能达到的最大转矩。


齿槽转矩优化后的最终结果,与理论分析结果矛盾,一个电周期内有12个峰值,理论上应该是6个峰值!

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 楼主| 发表于 2018-9-21 08:38:27 | 显示全部楼层 来自 安徽
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-9-21 08:41 编辑

理论与实际的矛盾是怎么回事呢?

其实,通过优化改变极弧系数,是可以近乎完全消除齿槽转矩的基波成分的,此时就会只剩下2次以上的高次谐波,很显然,这样就会极大削弱齿槽转矩的幅值,本例削弱的幅度竟然达到惊人的30倍以上!下面是没有完全消除基波成分的齿槽转矩波形图,周期数与理论分析完全吻合!



顺便提一句,齿槽转矩优化的电机,其额定负载时的转矩脉动也更小!

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 楼主| 发表于 2018-10-27 15:36:45 | 显示全部楼层 来自 上海

空载齿磁密1.97特斯拉,轭部磁密1.76特斯拉!

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 楼主| 发表于 2018-10-27 20:46:27 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-10-27 20:51 编辑


100%额定电流下的磁密分布情况。正对槽口的这个磁极其磁力线开始偏移了,一边增磁一边去磁。

增磁的齿部磁密只有1.7特斯拉,这个磁密属于很正常的范围。

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 楼主| 发表于 2018-10-27 20:54:44 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-10-27 20:56 编辑



200%额定电流下的磁密分布情况,正对槽口的磁极一半增磁,一半严重退磁了---------磁力线偏斜严重!

增磁的齿部磁密达到了2.07特斯拉以上,这是导致转矩上不去的主要原因。

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 楼主| 发表于 2018-10-29 07:45:56 | 显示全部楼层 来自 安徽淮南
本帖最后由 zengxiaodong 于 2019-11-5 16:42 编辑

电机电磁场精美动画,额定负载连续不停旋转

链接:https://pan.baidu.com/s/1Or6BjPK9azuc4YvJIjEWwQ
提取码:8bf6



从动画中可以看到:


1、槽内导体是如何切割磁力线的

2、转子磁极中心是如何反复偏移的,而且负载越大偏斜越多;

3、转子轭部磁密如何变化;

4、定子齿部磁密如何变化,包括反向的过程,应属旋转磁化,这与传统观点不符

5、定子轭部磁密是如何变化,包括反向的过程,属于旋转磁化,与传统观点一致

6、磁钢一半增磁一半退磁的具体过程;

7、槽内磁密的变化情况。



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 楼主| 发表于 2018-11-3 11:30:09 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-11-4 22:37 编辑

上贴百度网盘给出的是PPT文件,每0.5度电角度一张图片,一共720张图片。可以根据需要抽取其中的一部分,以减少文件的大小,例如每4张照片抽取一张的话,就只剩下180张图片了。然后,可以制作成MP4视频文件,下载到手机上播放。

在手机上最好的视频软件是MX播放器(MXPLAYER),不仅可以循环播放,还可以任意调整播放速度(25%~400%),模拟电机以不同的转速连续不停地运转。
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发表于 2018-11-6 20:57:46 | 显示全部楼层 来自 广东佛山
楼主你是大神,锲而不舍啊!!!!!
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 楼主| 发表于 2018-11-10 20:47:24 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 zengxiaodong 于 2019-1-2 09:23 编辑



16极的情况下,转子轭部的磁密变化很大(当然也包括磁钢本身的磁密变化也很大),也就是意味着转子轭部(以及磁钢)的涡流损耗会很大!

同样的这个问题在8极时并不明显。

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 楼主| 发表于 2018-11-10 20:48:51 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-11-10 21:03 编辑



在负载情况下,(以图上最高点为例)转子轭部的磁密从1.7特斯拉,几乎减小到了0特斯拉,且随着转子的转动,磁密是反复交变的!

两张图转动的电角度约为52度。

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 楼主| 发表于 2018-11-17 09:57:23 | 显示全部楼层 来自 上海
本帖最后由 zengxiaodong 于 2018-11-17 20:18 编辑

工厂实测的反电势波形,堪称完美!!!这是斜槽的结果,如果不斜槽的话,本身波形也是不错的。

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 楼主| 发表于 2018-12-30 17:25:46 | 显示全部楼层 来自 上海
zengxiaodong 发表于 2018-11-10 20:48
在负载情况下,(以图上最高点为例)转子轭部的磁密从1.7特斯拉,几乎减小到了0特斯拉,且随着转子的转动 ...

最近刚完成测试,转子涡流损耗确实是比较大,与仿真结果非常吻合!

16极的电机做转矩控制,一整个晚上电机转速为零,但始终输出50%额定转矩,上班后手摸转子外壳,感觉不到明显的温升。上班后开始进行测试,由其他电机拖动正反运转,该16极电机在转矩控制模式下始终保持50%额定转矩输出,几个小时以后,电机转子外壳温升就达到了40K以上,这部分温升就是定转子涡流损耗导致的,尤其是转子涡流损耗更是主要贡献。
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发表于 2018-12-30 21:38:43 | 显示全部楼层 来自 湖南
有意义,有收获,谢谢提供
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 楼主| 发表于 2019-1-7 21:42:24 | 显示全部楼层 来自 安徽淮南
这种马达一般都设计成扁平形状,目的是减少磁钢用量,节约成本。但是,扁平状马达的噪声特性会有明显的不同,众所周知,电机的电磁噪声理论传统上是建立在径向力波的基础上,对于轴向力波关注得不多,而扁平形状马达恰恰是对轴向力波比较敏感,这是因为轴向刚度比较小的缘故!
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 楼主| 发表于 2019-1-7 21:49:47 | 显示全部楼层 来自 安徽淮南
本帖最后由 zengxiaodong 于 2019-9-2 16:34 编辑

最简单的减小轴向力波的方法是采用直槽,但是带来的缺点是齿槽转矩比较大,而且负载运行时转矩脉动也会比较大。比较复杂的解决方案是采用人字形铁心,使得轴向力波互相抵消,但是定子线圈制作困难重重。

采用分段斜极,也是一个可选方案,不过如果要抵消轴向力波,至少应分3段,而且成“V”字形布置磁钢才能达到理想的效果,但是扁平结构下,分段数太多有时又难以实现,因为磁钢太短会不协调,况且段数太多工艺成本也会提高不少。
能否仅分成两段(最少分段数),又消除轴向力波呢?答案是肯定的,那就是尽量在段与段之间隔开一定的轴向距离,使得类似于两台直槽马达同轴联接在一起工作!

分段斜极,其最佳斜度与斜槽时并不相同,对于分成两段这种情况而言,最佳斜度仅为斜槽时的一半。

而且,2段斜极最主要的目的是减小齿槽转矩,可以成数量级减少。但是,负载时的转矩脉动削弱功能其实很有限,原因是什么呢?
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 楼主| 发表于 2019-1-8 14:11:26 | 显示全部楼层 来自 安徽
本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-8-20 11:39 编辑

在磁极分成2段错位的情况下,电流的相位不可能兼顾,假如一段是相位角超前控制一段是相位角滞后控制,则超前的会减小转矩脉动,而滞后的会增大转矩脉动,尤其是转矩脉动的基波成分不可能正好反相位,也就是基波脉动转矩不会完全消除,这样综合下来,分2段错位斜极对于消除负载转矩脉动的效果就大打折扣了!


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