3   SRM有限元分析

3.1   有限元法

有限元法(Finite Element Method,简称FEM)是用于电磁场计算的方法之一。它能够求解复杂结构、复杂边界情况和非线性、时变场、强耦合等情况。因此,用有限元的方法来求取电机磁特性曲线显得快捷和有效。本文主要利用有限元软件Ansoft系列中的Maxwell/Rmxprt计算和获取SRM实物电机的磁特性曲线。

3.2   建立Maxwell工程

在Maxwell中建立一个SRM工程,分别设置好电机参数、电路参数、定子材料参数、绕组参数等。本实验采用额定功率为1.5kW的四相8/6极SRM,经过对电机进行拆解测量,得到其主要参数如表1所示。

图2所示为对电机进行拆解后的转子实物图及利用千分尺测量得到的部分参数。

图2  SRM转子实物图及内部几何尺寸

在Maxwell中建立工程并运行仿真后,得到电机磁链关于电流的曲线族如图3所示。

图3  Maxwell仿真得到的电机磁链-电流-角度曲线

由于四相8/6极SRM的转子周期为60°,且具有对称性,因此图3中只描绘出了转子位置角从0°开始,以2°为步长,一直到30°止的共16条磁链-电流曲线,横坐标为电流,纵坐标为磁链。从磁链-电流曲线可以看出,当转子位置不变时,增大电流,则磁链增加,当电流达到一定程度时,磁链增加的速度变慢,逐渐趋于饱和;当电流固定不变时,随着转子位置角增加(转子磁极轴线与定子磁极间中心线重合时定义为0°),磁链也增加;当电流处于较大值时,磁链增加量变小。该曲线反应出SRM具有非线性特性。仿真中的电流最大值为120A,磁链最大值为0.168Wb。

因此,将图3的磁链-电流-角度数据导入Matlab/Simulink中的SRM模型,便可得到与实物电机对应的仿真模型。（御风）