1、算例描述
仿真微型发电机的电磁场问题。要求:
(1)10000rpm,交流电压40V rms,负载电流150mA 时,求最佳匝数和线径。
(2)50000rpm时,求最大电压。
       2、模型建立
在MagNet软件内建立3D模型,部分建模,绕竖直方向旋转60度。即根据磁场对称情况,只仿真一对极。仿真采用3D瞬态求解器。

      3、原理分析
在结构和材料一定时,在满足输出电压情况下,尽量增大导体截面积,减小内阻。有以下定义:
U1――每匝线圈EMF
R――线圈电阻
N――线圈匝数
D1――导线最大外径
S――有效槽面积
I――负载电流(150mA)
U2――负载电压(40V)
则:
N*U1=I*R+U2
N*D1*D1=S
      4、仿真结果
(1) 最佳匝数和线径仿真结果
根据第2节的分析和实际电磁场仿真,设定槽满率为85%,在满足负载电压(40V AC rms)和负载电流(150mA rms)的情况下,得出最佳线圈匝数为300匝,裸导体直径为0.52mm,

负载电压电流数据和曲线图。(注:全电压应乘6)

                   

                    


线圈电感为 21.6mH。
下图为转子在不同位置(时刻)时的磁密云图。

          

             

下图为转子在不同位置(时刻)时的磁密矢量图。

   

(2) 50000 rpm时最大电压

无负载时,50000rpm下最大电压为 228V,有效值为142V。

某时刻定子铁心损耗密度,如下图: