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  • maxwell电机直观理解

    1.定转子磁场夹角

    在上一篇(https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/14315798.html)中完成了不同电流下电流角的扫描,获得了最佳电流角和最大输出转矩,那么这个角度到底代表着什么,下面直观的分析一下。

    上图中两个灰色的轮子一个是定子,一个是转子。具体哪个做定子,哪个做转子,随意。所有电机的原理都是这么简单!真的只有这么简单,那就是:转动其中一个轮子,另一个轮子就会跟着转。很熟悉啊有木有,就是初中物理的讲的“异性相吸”啊。(参考:http://m.elecfans.com/article/828608.html)

    所有交流电机都是有一个旋转的磁场带动另一个磁场使之旋转,那个旋转的磁场就是三相对称电流产生的。也就是外面那个磁铁在转,里面那个轮子跟着动。那么问题来了,从上面的两张图我们能得到一些什么结论呢?1. 磁铁完全对着的时候(如第一张图)电机转不起来,因为吸引力只有径向分享,没有切向分量,转矩为零;2. 磁铁错开一点的时候可以产生转矩;3. 磁铁错开太多的时候吸引力又减小。所以它们之间需要保持一个合适的角度,来产生较大的力矩。

    下面通过一个示例说明这一问题,模型是Maxwell Examples中的Maxwell 3D/Getting_Started/Rotational_actuator

    这是一个静磁场问题,它的样子如下图(其实我觉得这个官方示例就是用来说明这一现象的)

    外侧缠了线圈的铁环可以看做定子,内部的铁环可以看做转子。

    首先Analysis一下,观察磁场矢量图:

    可以看到磁场在外圈是顺时针方向的,经过气隙和内圈形成闭合。

    初始的角度是29°,这一点示例已为我们做好了参数化。

    进行参数化扫描,以角度angle为横轴,力矩为纵轴,绘出下图:

    可以看到,随着角度增大,力矩先增大后减小,符合前面的分析。

    2.Id和Iq

    上一篇中(https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/14315798.html#_label1_1)对Iq和Iq进行了扫描,需要补充说明的是,之前给出的Id和Iq的计算公式很复杂,其实在电流完全正弦,转速恒定的情况下,Id和Iq是恒定值,如下图。

    其表达式为Id=Im*sin(th),Iq=Im*cos(th)

    推导计算如下:

    syms Im time th fs
    Ia=Im*sin(2*pi*fs*time+th);
    Ib=Im*sin(2*pi*fs*time+th-2*pi/3);
    Ic=Im*sin(2*pi*fs*time+th+2*pi/3);
    
    pos=2*pi*fs*time;
    
    Id=2/3*(Ia*cos(pos)+Ib*cos(pos-2*pi/3)+Ic*cos(pos+2*pi/3));
    Iq=2/3*(Ia*sin(pos)+Ib*sin(pos-2*pi/3)+Ic*sin(pos+2*pi/3));
    simplify(Id)
    simplify(Iq)
    

    这里的pos是转子位置角,且是电角度。

    3.关于机械瞬态

    上次仿真得到的那个(https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/14315798.html#_label0_2)转速是等幅振动,因为只设置了负载转矩,没有设置Damping,这里进行了设置,可以看到转速逐渐稳定的趋势。

    同步转速1800rpm。为了尽快观察到转速波动,转动惯量设的很小,其他设置也不一定合理。有待进一步深入学习。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/14327019.html
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