Modelling and Simulation of an IPMSM-motor

Abstract

Tämä opinnäytetyö esittelee sisäisen kestomagneettitahtimoottorin mittaukset, mallinnuksen ja simuloinnin. Työn tavoitteena oli tuottaa FEM-malli, joka kuvastaa datalehdessä olevaa moottoria mahdollisimman tarkasti.

Mittaukset sisälsivät kaikki moottorin mallintamiseen vaadittavat geometriat sekä käämien topologian ja materiaalien ominaisuuksia. Mittaukset suoritetiin profiiliprojektorilla, mikrometrillä, työntömitalla, XRF-analysaattorilla ja gaussmetrillä.

Mallinnus ja simulointi toteutettiin Ansys RMxprt- sekä Ansys Maxwell - ohjelmilla. Malli luotiin 2D-ympäristöön ja simulaatiot toteutettiin magnetostaattisissa ja liikkuvissa ratkaisumalleissa.

Työn tulokset sisälsivät kenttäkuvia ja graafeja magneettikentistä, vääntövärähtelyistä, vakaan tilan vääntömomentista, indusoiduista jännitteistä, käämivoista, syöttövirroista ja häviöistä. Tulokset arvioitiin ja mallin jatkokehitys- sekä hyödyntämiskehotuksia esiteltiin.

This thesis describes the measurements, modelling and simulations of an interior permanent magnet synchronous motor. The goal was to produce a FEM model that accurately matches the parameters listed in the motor’s datasheet.

The measurements included all the necessary geometries that had to be modelled as well as winding layout and material properties. The measurements were done with appropriate tools such as a profile projector, micro-meter, calibres, XRF-analyser and a gaussmeter.

Modelling and simulations were made with Ansys RMxprt and Ansys Maxwell. The model was created in a 2D environment and simulations were done with magnetostatic and transient solution types.

The results included field overlays and plots of produced magnetic fields, cogging and steady state torque, induced voltages, flux linkages, input currents and losses. The results were evaluated and further development as well as model usage suggestions were introduced.