永磁同步电机之永磁电机电磁计算CAD

    l概述

传统的电机设计是设计人员在耗费大量时间和精力于简单重复的手工演算中进行的。由于电机内在电磁关系复杂和电磁计算步骤繁杂，以及限于人工手算，从数学模型到计算公式只能基于简化的、经验或半经验性质的。这样，传统的设计方法不但设计精度不高、设计面窄，而且没有将设计人员从繁重、单调的手算中解脱出来，因此，人们在不断地寻求新的、更好的设计方法。随着计算机及其应用技术的迅猛发展，电机设计进人了崭新的现代设计阶段―电机的计算机辅助设计（C AD）阶段。电机cAD充分发挥计算机计算功能强、运算速度决及拥有逻辑判断功能等优势，使电机设计能够建立在更加完善的理论基础和更为精确的数学模型之上，计算结果更准确、更全面，并能实现设计方案的优化，同时也使设计周期缩短，设计费用减小，使设计人员能更轻松自信地参与设计．

计算机应用于电机设计始于50年代，在至今不到50年的时间里，电机cAD有了迅速发展：电磁设计程序从分析校核计算、综合设计、优化设计到设计专家系统；计算内容除电磁计算外，还能进行通风、温升、振动、噪声、谐波分析、电磁场分析等与电机设计密切相关的分析与计算；从简单的计算程序到兼有丰富图形处理和数据库管理功能的完整的CAD软件，直到具有多功能综合的CAD系统。在如此丰富而生动的电机CAD中，应用得最普遍、也是最基本的是计算机辅助电磁分析程序，它也是其他综合设计程序所调用的子程序，因为电磁设计是电机设计的基础和主要内容，而电磁分析校核计算又是电磁设计的基础，它的准确性是电机设计的核心，是综合设计和优化设计获得正确结果的保证。因此，本章主要介绍电机电磁分析校核计算的计算机程序的编制，并给出永磁直流电动机和永磁同步电动机电磁计算的计算机源程序及其说明。

2.永磁同步电动机牵人同步能力的测试

某些专用（例如化纤工业用）的水磁同步电动机所带的负载是一个具有一定转动惯量的滚桶。从第6章63节的分析已经知道，永磁同步电动机牵入转矩的大小与负载的转动惯量有关。转动惯量越大则同一电动机所能牵入同步的转矩越小。因此，测定该类永磁同步电动机的牵入同步能力必须是在带有规定转动惯量的负载情况下测取电动机的牵入转矩。测试前将被试电动机与传感器、惯量支架和负载用联轴器连接。

测试时起动被试电动机，使在接近同步转速的异步运行状态下运行，在保持额定电压不变的情况下逐渐减少被试电动机的负载转矩，并随时读取转矩值。当负载转矩减少至某一值时电动机开始牵入同步，牵入同步前的转矩最小值即为被试电动机在规定转动惯量时的牵入转矩由于永磁同步电动机在异步运行时的电流很大，发热很快．故整个测试过程必须要迅速而准确地进行。为使测试结果准确可靠，牵入转矩的测试应不少于两次．当电动机温度保持不变时，两次结果应相同。

3.永磁直流电动机电磁计算源程序及说明

3.1源程序说明

3.1.1总体结构

本程序是根据‘，水磁直流电动机电磁计算程序”（见第5章第8节）用FORTRAN语言编制的。它包括两大功能结构，即额定点性能计算与不同负载率的工作特性计算，程序框图如图10-2所不。

3.1.2变量说明

为便于与手算程序对照，本程序绝大部分变量的符号和所有变量的单位与手算程序中的相应变量一致。对于一些无法取得一致或本程序另外增加的符号说明于表10-1中

3.l.3数据的输入与输出

1）已知数据的输入本程序对已知数据的读入形式分为两种：对千固定不变的数据〔即曲线、图表离散数据）采用DATA语句赋值，且都是以数组存贮这类数据的，具体说明见表10一2；对于其他数据（即每次计算都可能变动的电磁计算所需已知参数）采用READ语句从输入数据文件YCzl一IN · DAT中读入，该数据文件的格式和内容见3 3 . 1节算例的输入数据。

2）计算结果的输出本程序通过WRITE语句将计算结果输出于输出数据文件中。本程序的计算输出结果有三类，它们是电机额定运行时的性能和主要的中间变量计算结果、电机的空载特性以及不同负载率时的工作特性。它们分别存贮于数据文件EDDOUT . DAT 、 NOIOAD . DAT和TXOUT . DAT中。限于篇幅，书中只给出EDDOUT DAT和TXOUT . DAT这两个输出数据文件的格式和内容，见3 . 3 . 2节算例的输出结果。