基于motersolve的10万转高速永磁无刷直流电机设计仿真以及极数对比分析

2013-7-4 13:08| 发布者: chenl| 查看: 4283| 评论: 0

摘要: 本文应用motersolve软件成功的设计了一台功率同是4.2kw, 转速100krpm的两极高速永磁无刷直流电机, 并且效率达到了90%以上。同是又设计了一台同功率同转速的四极永磁无刷直流电机，并与两极电机分别在齿槽力矩大小、气隙磁密波形、转动力矩波动、损耗等多个方面进行了对比分析。

作者：陈夺     单位：北京科技大学

[ 摘要 ]
    本文应用motersolve软件成功的设计了一台功率同是4.2kw, 转速100krpm的两极高速永磁无刷直流电机, 并且效率达到了90%以上。同是又设计了一台同功率同转速的四极永磁无刷直流电机，并与两极电机分别在齿槽力矩大小、气隙磁密波形、转动力矩波动、损耗等多个方面进行了对比分析。

1. 前言
    近些年,高速电机的理论和实验的研究逐渐成为了世界电气工程领域的研究热点之一, 并广泛应用于众多领域, 如机械加工业的高速磨、削、车、铣等设备，空调或冰箱的离心式压缩机，高速离心式干燥机，涡轮压缩机，高压水泵，一些重要设施的备用电源，同时高速电机在混合动力汽车、航空、航海、油田探测等领域也具有良好的应用前景[1]。与普通电机相比，高速电机的功率密度较大，其几何尺寸远小于输出功率相同的中低速电机,节省材料；转动惯量较小，动态响应快；可以直接驱动高速负载，省去了传统的机械变速装置，避免了变速装置引起的损耗、机械振动与噪声，从而使设备体积减小，降低了维护成本，提高了传动系统的效率和精度[1-4]。与其他类型电机相比，永磁同步电机(也称为永磁无刷直流电机) 不仅保持了传统直流电机效率高、启动力矩大、过载能力强，动态特性好，容易控制等优点，还使用稀土材料，使体积更小，性能更稳定，去掉了电刷，提高了可靠性，近年来得到了越来越多的应用。
Motorsolve是一款专门用于设计分析电机和发电机的软件，它拥有基于模板-电机参数的界面，能在最快的时间内给出电机设计工程师最需要的电机性能结果，嵌入了先进的有限元内核，提供了精度和速度的权衡。在结果中能输出完整的设计细节，多个设计可以同时进行比较，分析。
2. 高速永磁电机的设计及对比分析
    1.1 高速电机的模型
    高速永磁电机在设计上与普通电机相比有很大的不同，由于高速电机转速高,频率变化快,导致电机功率密度高,单位体积内损耗大,所以,在定转子材料选择与转子结构设计上需要优化。