盘式感应电机三维动态有限元仿真
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摘要：本文结合盘式电机设计的特点，利用ansys公司的maxwell 16的仿真环境建立盘式感应电机（dim）的有限元动态3d仿真模型。在所建立的模型基础上，对盘式感应电机表面磁场分布和电机起动特性进行仿真分析。仿真结果可以对电机的设计及进一步电机的控制有所帮助。
关键词：盘式感应电机 电机设计 ansys 动态仿真
一、引言
盘式感应电机的定转子铁心均呈圆盘状，由铁心冲卷机冲制、绕卷而成，且二者在空间上呈平面相对放置。这种结构，有利于散热，定转子可选取较高的功率密度，获得较大的起动转矩、过载能力及较高的功率重量比。与相同容量的传统径向磁场电机相比，它具有轴向尺寸短、体积小、重量轻等优点。所以，盘式电机非常适合作为力矩电动机使用。
二、盘式感应电机的设计基础
1.电枢直径的确定
盘式感应电机定子选用dw465硅钢，可以有效减少交流损耗。电机绕组选用铜材料（copper）即可。根据上述绕组设计，在绕组同分别通入三相对称电流。
在定义负载为零的前提下，转矩由振荡逐渐转为稳态。0.06s之后电机转矩逐渐降到零。转矩曲线中除包含有基频脉振的力波外，还含有以双倍频率脉振的力波，后者即使在稳态时也存在。由于研究对象为单边式盘式感应电机，电机仅有一个定子，一个转子。电机结构轴向不对称，因此电机转子对外不仅可输出转矩，还可以输出法向力。盘式感应电机的法向力受其次级材料的属性影响，图5所示的法向力表现为斥力。若次级为铁磁性材料，如铁，其法向力表现为吸力，且会明显增大气隙磁密；若为非磁性材料，如铝，则表现出斥力。
四、结论
结合盘式电机设计的特点，并基于ansys公司的maxwell 16的仿真环境，结合盘式电机设计的特点，并建立盘式感应电机（dim）的动态仿真模型。在所建立的模型基础上，对盘式感应电机转子表面磁场分布和电机启动特性进行仿真分析。仿真结果表明，电机转动惯量较小。当电机直接起动时，输出转矩及法向力无超调量。结合仿真结果，可检验电机设计的合理性，避免了传统“设计-试制-检测-再设计”的方式。可以大大缩短设计时间。
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