基于JMAG RT v16.0的永磁同步电机效率Map 图计算.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.57M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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西莫电机技术名家讲坛基于 JMAG RT v16.0 的永磁同步电机效率 Map 图计算熊海芳（论坛 ID: IPM 马达）艾迪捷信息科技(上海)有限公司 1 前言为了研究某款电机的有效运行区间或者研究该电机的综合性能，传统的方法是将一台或几台已经初步设计好的电机做不同转速工况、不同电流工况、不同电压工况的电机测试，然后测试各个工况下的铜耗、铁耗、输出功率、效率等性能指标，再将这些数据汇总到一张总表中，以供电机开发人员参考，因此，这个过程非常复杂，不单耗时长，其研发成本也非常高；而如今随着计算机技术的发展，电磁有限元等 CAE 软件取代传统的产品测试验证方法已经成为可能，这样就可以大大缩短研发时间和减少研发成本。JMAG 是一款功能强大的全球化电机电磁场 CAE 仿真设计开发软件，其不但具有易用性强、快速求解、高效率、准确分析、开放接口等强大优势，还可以准确捕获和快速评估电机世界复杂的物理现象，如电机性能优化计算、与结构、流体和电磁有关的多物理场计算、电机效率 Map 图仿真，硬件在环仿真(HILS)等等。本文以一台 9 槽 6 极三相永磁同步电机为例，研究如何在 JMAG v16.0 中进行三相永磁同步电机的效率 Map 图计算，该电机的 1/3 模型如图 1 所示：图 1 9 槽 6 极三相永磁同步电机 JMAG Designer 计算模型

西莫电机技术名家讲坛 2 JMAG Designer 有限元模型建立 2.1 关联三相有限元绕组和外电路首先，在 JAMG-Designer v16.0 中的 Conditions 下的三相有限元绕组 U/V/W 三相绕组，确保其和外电路(图 2)中的 U/V/W 三相绕组全部关联(注：全部关联后不会有感叹号警示标志)，全部关联后的绕组如图 3 所示。图 2 电机外电路图图 3 三相绕组完全关联后的显示效果

西莫电机技术名家讲坛 2.2 电机铁耗计算条件设置要求铁耗里面的频率设置或转速设置必须和外电路里面的频率设置一一对应，JMAG Designer 算例中的铁耗设置界面如图 4 所示：图 4 电机铁耗计算设置界面外电路设置面板如图 5 所示，确保电路中的频率和铁耗设置中的频率一致，都为 150Hz, 或和其折算后的转速一致(3000rpm & 6 极)：图 5 电机铁耗计算设置界面 2.3 从 JMAG-Designer 导出 JCF 格式文件

西莫电机技术名家讲坛当 JMAG Designer 的几何模型、边界条件、材料设置、激励电路、网格剖分和时间步长等设置完毕后，在该 Study 上右键，然后选择菜单 Export JCF → Mesh Data(或 Geometry Data)，即可输出 JMAG-RT 模块所能支持导入的.JCF 格式的电机模型文件，具体设置如下图所示：图 6 导出 JCF 文件方法 3 JMAG-RT 电机效率图设置方法 3.1 打开 JMAG-RT 模块在该三相同步电机的 JMAG-Designer 有限元模型中，选择主菜单 Tools → JMAG-RT(图 7)，即可打开如下图所示的 JMAG-RT 设置界面(图 8)

西莫电机技术名家讲坛图 7 JMAG-RT 计算模块打开方法 3.2 设置 JMAG-RT 数据文件的保存路径 RT 的计算结果会默认保存在 C 盘，建议将 DATA 文件保存在和 JMAG Designer 文件同一个目录下面(单击 Setting 选项卡，然后修改路径)，这样方便后续数据调用，具体设置如图 8 所示：

西莫电机技术名家讲坛图 8 RT DATA 保存路径设置方法 3.3 新建 JMAG-RT 模型打开 JMAG-RT 设置面板后，会显示之前已经设置好的其它电机的 RT 设置信息，对于这个全新的三相永磁同步电机模型，需要先在 RT 设置面板上先单击 New，然后会跳出如下图所示的 Model Type 设置对话框，然后选择 Three-Phase PM Synchronous Motor(如图 9 所示)。图 9 选择计算的电机类型 3.4 导入 JCF 模型新建了一个三相永磁同步电机 RT 模型后，会跳出如下图 10 所示的 Select Motor Model 设置面板，然后设置 RT 的计算模式，选择“Ld, Lq Model”，并导入相应的 JCF 格式文件。

西莫电机技术名家讲坛图 10 选择 JMAG-RT 的计算模式 3.5 JMAG-RT 参数设置在图 10 所示的设置面板上点击了“OK”键之后，就会自动弹出如图 11 所示的 JMAG-RT “Create”选项卡设置面板，确保红色方框框选中的数据都设置正确，如定子线圈匝数、定子相电阻、Allow Iron Loss(是否允许计算铁耗)、最大计算转速、并行计算核数等等信息。图 11 JMAG-RT 的“Create”选项卡

西莫电机技术名家讲坛此外，在图 11 的设置面板中的 Greate 选项卡中，通常还要选中“Advanced settings”，然后设置电流幅值参数和相位角参数，这里设置电流幅值分别为 2、4、6A，电流相位角为 0~360°(间距为 30°的 13 个相位角点)，其具体设置如下图 12 所示。图 12 JMAG-RT 的电流幅值和电流相位角设置面板在 Motion 选项卡中输入转子的转动惯量后，即可在该设置面板中点“OK”结束 RT 设置，具体设置如下图 13 所示。图 13 JMAG-RT 的“Motion”选项卡面板这样，新的 JMAG RT model 就创建好了(图 14)，如果需要修改，则点”Modify”进行修改

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