1 简介
Motor-CAD作为专业的电机设计软件,集成了磁路法、热路法、热网络法、有限元分析法。它可以在电机概念设计阶段高效、准确地设计和计算电机的电磁性能和热性能。该软件包括:电磁(Emag)、热(Therm)、虚拟实验室(Lab)、机械(Mechanical)四个模块,可以在几分钟内准确计算出电磁和热特性。输出内容丰富、直观、易于掌握。
发电机的基本工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律。利用导磁、导电材料形成磁路和电路,相互进行电磁感应,产生电磁能,最终达到能量转换的目的。
由水轮机、蒸汽轮机、柴油机和其他动力机械驱动的发电机很常见。水流、空气流、燃料燃烧或核裂变产生的能量转化为机械能并传输到发电机,发电机再转化为电能。
根据励磁方式的不同,常用的发电机类型有永磁发电机和电励磁发电机。 Motor-CAD 软件支持这两种形式的发电机仿真。
图1 Motor-CAD软件支持的电机类型
2 模型建立
本案例所使用的电机为原型库SYNC电励磁发电机,并对其电磁性能进行了研究。电磁Emag计算,电机类型:电励磁同步电机。
图2 选择电磁计算模块
发生器的结构如下。图3至图5分别显示了发电机的径向参数、轴向参数和3D视图。
图3 电机径向参数
图4 电机轴向参数
单击图5 左栏中的每个组件来检查模型参数的输入。
图5 3D视图
3 种绕线设置
SYNC电励磁发电机有两个绕组需要分别定义,电枢绕组和励磁绕组。
(1)电枢绕组
图6 电枢绕组
(2)励磁绕组
图7 励磁绕组
4材料数据
选择“数据输入”下的“材料”选项,在软件自带的材料库中选择定子、转子和绕组材料。每个物品的主要材质属性会自动显示在右侧的属性中。
图8 各部件材质数据
5 求解条件及驱动程序设置
模型已准备好。图9 和图10 显示了发电机解决方案和负载驱动的具体设置。
图9 生成器解决方案设置
图10 发电机负载设置
6 查看计算结果
计算完成后,您可以查看电磁结果数据。
图11 计算结果数据
图12 磁密度云图
图13 端子电压
图14 反电动势
图15 电流波形
图16 扭矩波形
图17 扭矩谐波
图18 反电动势谐波
审稿人:刘庆