摘要：詳細應用MAGNET軟件對稀土永磁電機進行動態仿真研究，最后將仿真結果與電機的測試結果進行比較。測試結果表明，仿真效果與測試結果比較吻合。
關鍵詞：動態仿真；稀土永磁電動機；MAGNET軟件；測試引 言軟件是常用的一種仿真軟件，有專門的電機仿真模塊。在電機控制研究中，基于P1c控制、模糊控制等控制方法，便于對整個控制系統的研究。但是，Matlab軟件在有關電機參與的仿真研究時，已經無形地規定了一個前提，那就是電機的各種參數是已知的；而當對電機本體進行研究時，此時電機的相關參數未知、而Magnet軟件是基于電磁場仿真的基礎之上來進行電機的動態仿真的，通過電機的動態仿真，從而可以對電機的性能進行預判，進一步對電機研制方案進行改善，這樣可以節省電機研制周期。
軟件分析流程軟件支持用于仿真負載與驅動的電路建模，可以對電機的動態性能進行仿真。由于按照實際尺寸建模，而且材料與實際相符，所以其內部磁場與電機的真實情況相一致，這樣在電磁場分析的基礎之上進行電機動態仿真，更具有真實性。Magnet軟件的基本操作步驟和一般的有限元cAE軟件相類似，對一個項目的分析包括以下流程，見圖1。
幾何模型與網格剖分建立的幾何模型二維剖面圖如圖2所示。三維立體圖如圖3所示。從圖中可以看出，電樞中已建立了線圈，線圈建立后，要對線圈設置相應的參數，如導線的截面積和導線扎數等。建模完成后，要對模型進行網格剖分。網格剖分是進行進一步計算的前提。網格剖分的大小影響到計算結果的精度，也影響到計算的時間長短，從而影響到計算機資源的合理利用。一般采用軟件自動剖分，當剖分結果不滿意時，便人工設置進行再剖分。
本電機的模型網格剖分圖如4所示。
電機繞組連接電路本電機為有刷永磁直流電機。電機外圍電路簡單，但有刷電機多了換向部分。Magnet軟件提供了一個換向器模塊，通過輸入換向器片數，換向片尺寸等自動生成，同樣可以通過設置電刷參數生成電刷。把線圈與換向器按繞線方式連接，再把電源引進電路。電機電路連接圖如圖5所示。
4.電機動態仿真結果與測試結果分析
對于電機的動態仿真研究，主要是對電機的機械特性進行分析研究，分別對電機的空載轉速特性和負載轉帶特性做仿真研究。圖6為電機的空載轉速特性曲線圖。圖7為電機的負載轉速特性曲線圖。圖8為電機測試機械特性曲線圖。表l為機械特性測試數據。
從圖6中可以看出，電機達到****轉速時所用的時間T=5 ms。電動機空載起動瞬問****轉速可達到nmax≈9000Odeg/s≈15000r/min。當T′時電機開始運行平穩，電機運行平穩時轉速≈85000deg/s≈14 116 r／min。本電機設計指標額定轉速為nN=14 500(±l000)r／min，現在空載轉速高于額定負載轉速，說明設計比較合理。
在加額定負載的情況下對電機進行動態仿真。
從圖7可以看出，電機達到****轉速時所用的時間≈6 ms。電動機負載起動的瞬間，其****轉速可達到nmax≈8100Odeg/s≈13500r/min。仿真結果可以確定電機的起動時間相當小，反應迅速。電機在T′≈10 ms時開始運行平穩。當電機運行平穩時轉速n≈80deg/s≈13300r／min通過仿真結果可以計算出，電機的轉速降△n=no-nN=816r／；轉速降比較大，說明電機的機械特性不夠硬，使得負載時轉速較低，比指標中的額定轉速／min低了1 200r／min，但也基本在指標范 圍附近。要保證電機的負載轉速不能太低，只有稍微加大磁鋼的特性，以提高電機的機械特性。
然而，增大磁鋼特性，電機空載時轉速又會下降。
從表1可見空載時轉速低于仿真結果，而額定負載時，電機轉速與仿真結果十分的接近。通過計算電機的轉速降△n01=nm一nNl=330 r／min。與仿真結果比較，電機額定負載時電機轉速降低比較小，可見機械特性較硬。
小結對電機進行動態仿真研究，可以加快電機研制進程，使研制更具有可預見性。但是，電機作為一個動態的對象，由于其性能受到電機結構、磁鋼材料及形狀尺寸、電機繞線方式等方面影響，其仿真研究十分困難。Magnet電磁場分析軟件精確了電機結構和磁鋼材料及形狀。在電路連接上也具有專門的繞線方式與外圍電路的連接界面，其仿真程度相當高。但是，電與磁的耦合是否****，以及電機運轉時發熱等因素并沒有考慮到。
從仿真的結果來看還是相當不錯，具有較高的可借鑒性。但是，要想真正的進行高仿真，還需要相關工作者進行大量的研究。
