ANSYS软件对PMSM磁路分析的应用

杜孟超

(中钢集团安徽天源科技股份有限公司)

输送机广泛应用于矿山、水泥等行业用于输送物料，其传动多为电机。随着材料技术的进步，永磁同步电机以小巧、低耗高效、可调速等优点迅速在输送机领域推广应用。为了满足矿山企业的发展需求，研发了井下新型输送设备永磁同步电机，采用逆向设计的模式，与有限元法结合逆向分析电磁场，即可更快捷的完成对技术指标的要求，而且还可使特定的关键性指标更趋向于目标值。

1 电机性能参数匹配

结合有关要求，作为动力源的电机要求低速状态下转矩应输出大、调速范畴很宽，且电机凭借其工作特性刚好与目标吻合，其机械特性见图1。调速永磁同步电机分类中的正弦波与矩形波两者相比较而言，后者在转矩电流、控制调速、成本等方面均具有优势，故得到了广泛选用。

图1 调速永磁同步电机机械特性

为了获得理想的性能参数，如转矩、转速等必须通过烈杰尔曼经验公式来研究电机与设备的适配情况[1]。

1.1 转速匹配

电机转速满足：

(1)

式中，nm为电机转速；ig为变速器传动比；i0为主减速器传动比；rb为半径；va为皮带运行速度。

1.2 转矩匹配

实际情况下，对其受力进行矢量分析，电机所需提供的力Ft，即滚动摩擦阻力Ff、风阻Fw、坡道阻力Fi以及加速阻力Fj之间的和值，其关系式为：

Ft=∑F=Ff+Fw+Fi+Fj.

(2)

各阻力分析式为：

(3)

式(1)中ig取定值时，Ft与电机输出转矩Tm关系为

(4)

式中，Ft为驱动力；ig为变速器传动比；i0为主减速器传动比；ηT为机械传动效率；……