1、會計學1Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用在工程電磁場中的應(yīng)用第一頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。圖圖1 Ansoft界面界面第1頁/共39頁第二頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。第2頁/共39頁第三頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。1.雙擊圖標雙擊圖標 打開打開Ansoft軟件。軟件。3.在項目管理窗口右擊，選擇在項目管理窗口右擊，選擇Rename命令，輸入命令，輸入PMSM-Magstatic，如圖，如圖2所示。所示。2.單擊圖標，進入單擊圖標，進入2D求解域。求解域。圖圖2 項目文件重命名界面項目文件重命名界面第3頁/共39頁第四頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。4.單擊圖標

2、，在已知目錄下保存文件，其文件名為單擊圖標，在已知目錄下保存文件，其文件名為PMSM-Magstatic，如圖如圖3所示。所示。圖圖3 項目保存目錄對話框項目保存目錄對話框第4頁/共39頁第五頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。1.執(zhí)行執(zhí)行Modeler/Units命令，選擇幾何模型的單位為命令，選擇幾何模型的單位為mm。2.建立電機的定子槽建立電機的定子槽在屏幕下方的坐標對話框中分別輸入線段的起末點位置坐標，其點坐標在屏幕下方的坐標對話框中分別輸入線段的起末點位置坐標，其點坐標分別為（分別為（-1.25，55.0），（），（-1.25，56.3），（），（-2.5，57.0），（），（-4，

3、74.3），生成電機半槽部分模型，如圖），生成電機半槽部分模型，如圖4所示。所示。圖圖4 電機半槽直線段模型電機半槽直線段模型第5頁/共39頁第六頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。3.選擇已建立的線段，執(zhí)行選擇已建立的線段，執(zhí)行Edit/Duplicate/Mirror命令，在命令，在X軸上任取兩點。軸上任取兩點。4. 執(zhí)行執(zhí)行Draw/Arc/Center Point 命令，以（命令，以（0，74.3），）， （-4，74.3），）， （4，74.3）這三點完成定子槽底弧線部分模型的建立，如圖）這三點完成定子槽底弧線部分模型的建立，如圖5所示。所示。圖圖5 槽底弧線及定子槽模型圖槽底弧線及

4、定子槽模型圖第6頁/共39頁第七頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。5. 執(zhí)行執(zhí)行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿軸復(fù)制，在命令，沿軸復(fù)制，在Axis選擇沿選擇沿z軸復(fù)軸復(fù)制，相隔制，相隔10，進行，進行36次復(fù)制。如圖次復(fù)制。如圖6-7所示。所示。圖圖7 復(fù)制后的定子槽復(fù)制后的定子槽圖圖6 定子槽復(fù)制對話框定子槽復(fù)制對話框第7頁/共39頁第八頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。6. 執(zhí)行執(zhí)行Draw/Arc/Center Point命令，以（命令，以（0，0）作為中心原點，將各）作為中心原點，將各個定子槽用圓弧連接。按個定子槽用圓弧連接。按Ctrl+A鍵選擇所有物

5、體，執(zhí)行鍵選擇所有物體，執(zhí)行Modeler/Boolean/Unite命令，命名為命令，命名為“slot”。操作及模型如圖。操作及模型如圖8所所示示。圖圖8 布爾運算后生成電機定子槽布爾運算后生成電機定子槽第8頁/共39頁第九頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。7.繪制電機繞組，繪制電機繞組， 執(zhí)行執(zhí)行Draw/Line命令，分布輸入（命令，分布輸入（-2，57），（），（-3，74.3），執(zhí)行），執(zhí)行Edit/Duplicate/Mirror命令，然后執(zhí)行命令，然后執(zhí)行Draw/Arc/Center Point命令，以（命令，以（0，74.3）作為中心原點，兩側(cè)點坐標分別為（）作為中心原點，

6、兩側(cè)點坐標分別為（-3，74.3），（），（3，74.3）繪制弧線，并將所有線段閉合連接，執(zhí)行）繪制弧線，并將所有線段閉合連接，執(zhí)行Modeler/Boolean/Unite命令。命令。8.執(zhí)行執(zhí)行Modeler/Surface/Cover Lines，生成一個面，并改名為，生成一個面，并改名為“coil”，如圖，如圖9所示。所示。圖圖9 單個定子槽繞組模型單個定子槽繞組模型第9頁/共39頁第十頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。9. 執(zhí)行執(zhí)行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿軸復(fù)制，在命令，沿軸復(fù)制，在Axis選擇沿選擇沿z軸復(fù)制，相隔軸復(fù)制，相隔10，進行，進行3

7、6次復(fù)制。如圖次復(fù)制。如圖10所示。所示。圖圖10 定子槽繞組模型定子槽繞組模型第10頁/共39頁第十一頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。10. 創(chuàng)建電機定子沖片模型。執(zhí)行創(chuàng)建電機定子沖片模型。執(zhí)行Draw/Circle命令，原點為（命令，原點為（0，0），半徑為），半徑為87mm，名字為，名字為“stator”。選擇。選擇“slot”，利用，利用Modeler/Surface/Cover Lines生成面。生成面。11.選擇選擇“stator”和和“slot”，執(zhí)行，執(zhí)行Modeler/Boolean/Substract命令。得到定子模型，如圖命令。得到定子模型，如圖11所所示。示。圖圖1

8、1 電機定子沖片模型電機定子沖片模型第11頁/共39頁第十二頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。12. 創(chuàng)建永磁體。執(zhí)行創(chuàng)建永磁體。執(zhí)行Draw/Line命令，分布輸入（命令，分布輸入（0，49），（），（0，54）。選擇該直線，執(zhí)行）。選擇該直線，執(zhí)行Draw/Sweep/Around Axis命令，在命令，在“Sweep Around Axis”對話框中輸入旋轉(zhuǎn)角度為對話框中輸入旋轉(zhuǎn)角度為80 ，并改名為，并改名為“Permant”。13.執(zhí)行執(zhí)行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿軸復(fù)制，在命令，沿軸復(fù)制，在Axis選擇沿選擇沿z軸復(fù)軸復(fù)制，相隔制，相隔90，進行

9、，進行4次復(fù)制。如圖次復(fù)制。如圖12所示。所示。圖圖12 永磁體模型永磁體模型第12頁/共39頁第十三頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。14. 創(chuàng)建電機轉(zhuǎn)子沖片模型。執(zhí)行創(chuàng)建電機轉(zhuǎn)子沖片模型。執(zhí)行Draw/Circle命令，原點為（命令，原點為（0，0），），半徑為半徑為49mm和和19mm的兩個圓，名字分別為的兩個圓，名字分別為“rotor”和和“rotor1”。15.選擇選擇“rotor”和和“rotor1”，執(zhí)行，執(zhí)行Modeler/Boolean/Substract命令，得到電機模型，如圖命令，得到電機模型，如圖13所所示。示。16.利用圖標利用圖標 建立求解區(qū)域。建立求解區(qū)域。圖圖

10、13 電機幾何模型電機幾何模型第13頁/共39頁第十四頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。材料描述材料描述氣隙的材料屬性為空氣繞組coil的材料屬性為銅定子鐵心和轉(zhuǎn)子的材料屬性為DW465-50，一種電機常用非線性材料永磁體材料定義為P-Mag，并指定永磁磁極第14頁/共39頁第十五頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。1.繞組繞組coil的賦值方法的賦值方法選擇所有選擇所有coil，在工程狀態(tài)欄中，點擊，在工程狀態(tài)欄中，點擊Material，在，在“Select Definition”對對話框中，選取話框中，選取“copper”，如圖，如圖14所示。所示。圖圖14 繞組屬性賦值繞組屬性賦值第1

11、5頁/共39頁第十六頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。2.定子和轉(zhuǎn)子的賦值方法與繞組的賦值相同。如圖定子和轉(zhuǎn)子的賦值方法與繞組的賦值相同。如圖15-17所示。所示。圖圖15 添加材料屬性圖添加材料屬性圖圖圖16 添加材料庫添加材料庫第16頁/共39頁第十七頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。圖圖17 材料賦值材料賦值第17頁/共39頁第十八頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。若是需要一種新材料，可以通過輸入其若是需要一種新材料，可以通過輸入其bh曲線進行賦值。如曲線進行賦值。如圖圖18所示。所示。圖圖18 BH曲線編輯器曲線編輯器第18頁/共39頁第十九頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。3

12、.永磁體的賦值。進入材料管理器，單擊永磁體的賦值。進入材料管理器，單擊Add material按按鈕，在鈕，在Material Name中輸入中輸入P-Mag。在矯頑力。在矯頑力Hc中輸入中輸入-947000，單位為，單位為A/Meter；在剩余磁感應(yīng)強度；在剩余磁感應(yīng)強度Br中輸入中輸入1.25，單位為，單位為tesla，如圖，如圖19所示。所示。圖圖19 永磁材料屬性對話框永磁材料屬性對話框輸入負值輸入負值第19頁/共39頁第二十頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。4.建立新的相對坐標系統(tǒng)，執(zhí)行建立新的相對坐標系統(tǒng)，執(zhí)行Modeler/Coordinate System/Create/Re

13、lative Cs/rotated命令，并將名稱改為命令，并將名稱改為N-Pole，如圖所示。按照上述方法分別建立其他三個相對，如圖所示。按照上述方法分別建立其他三個相對坐標系，名字分別為坐標系，名字分別為N-Pole2，S-Pole和和S-Pole2。5.將各個相對坐標系統(tǒng)分別給各個磁極，如圖將各個相對坐標系統(tǒng)分別給各個磁極，如圖21所示。所示。圖圖21 永磁體屬性設(shè)置永磁體屬性設(shè)置圖圖20 相對坐標系統(tǒng)的建立相對坐標系統(tǒng)的建立第20頁/共39頁第二十一頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。1.繞組分相，根據(jù)電機設(shè)計中繞組排列對三相永磁同步電機繞組分相，根據(jù)電機設(shè)計中繞組排列對三相永磁同步電機

14、定子槽中的繞組進行分相，各相正繞組用定子槽中的繞組進行分相，各相正繞組用“Phase”表示，表示，負繞組用負繞組用“Return”表示。按下圖表示。按下圖22所示進行分相。所示進行分相。圖圖22 電機繞組分布圖電機繞組分布圖第21頁/共39頁第二十二頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。2.加載電流激勵源。選擇加載電流激勵源。選擇“A_Phase”相六個繞組，執(zhí)行相六個繞組，執(zhí)行Maxwell 2D/Excitations/Assign/Current命令，如圖命令，如圖22所示。所示。圖圖22 電流源的設(shè)置電流源的設(shè)置第22頁/共39頁第二十三頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。3.加載邊界條

15、件。執(zhí)行加載邊界條件。執(zhí)行Edit/Select/Edge命令，選擇定子外圓。執(zhí)行命令，選擇定子外圓。執(zhí)行Maxwell 2D/Boundaries/Assign/Vector Potential命令。命令。圖圖23 位函數(shù)邊界設(shè)位函數(shù)邊界設(shè)置置將選擇物體設(shè)置為邊將選擇物體設(shè)置為邊第23頁/共39頁第二十四頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。1.力和力矩的設(shè)置力和力矩的設(shè)置 選取永磁體和轉(zhuǎn)子面，執(zhí)行選取永磁體和轉(zhuǎn)子面，執(zhí)行Maxwell2D/Parameters/Assign/Force或或Torque命令。命令。圖圖24 力和力矩參數(shù)設(shè)置對話框力和力矩參數(shù)設(shè)置對話框第24頁/共39頁第二十五

16、頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。2.網(wǎng)格剖分設(shè)置。網(wǎng)格剖分設(shè)置。執(zhí)行執(zhí)行Maxwell 2D/Mesh Operations/Assign/On Selection（或（或Inside Selection、Surface Approximation）命令。）命令。圖圖25 剖分設(shè)置剖分設(shè)置第25頁/共39頁第二十六頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。3.求解殘差設(shè)定。求解殘差設(shè)定。執(zhí)行執(zhí)行Maxwell 2D/Analysis Setup/Add Solution setup命令。命令。圖圖26 求解設(shè)置對話框求解設(shè)置對話框第26頁/共39頁第二十七頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。4.

17、分析自檢。分析自檢。執(zhí)行執(zhí)行Maxwell 2D/Validation Check命令。命令。圖圖27 自檢過程自檢過程第27頁/共39頁第二十八頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。1.自檢完成后，執(zhí)行自檢完成后，執(zhí)行Maxwell 2D/Analysis all命令。命令。圖圖28 求解過程求解過程2. 執(zhí)行執(zhí)行Maxwell 2D/Results/Solution data命令。命令。六、后處理六、后處理圖圖29 解觀察對話框解觀察對話框第28頁/共39頁第二十九頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。圖圖27 收斂數(shù)據(jù)信息收斂數(shù)據(jù)信息圖圖28 三角單元與收斂數(shù)據(jù)關(guān)系三角單元與收斂數(shù)據(jù)關(guān)系第2

18、9頁/共39頁第三十頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。3. 觀察力和力矩信息。觀察力和力矩信息。圖圖29 力信息力信息圖圖30 力矩信息力矩信息 Maxwell 2D磁場分析時，Z軸長度是以1m深進行計算的，而實際長度卻是80mm，因此電機受到的實際力矩是：Ta=Tdepth=2.26580.08=0.181264第30頁/共39頁第三十一頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。4. 觀察剖分信息和剖分圖。執(zhí)行觀察剖分信息和剖分圖。執(zhí)行Maxwell 2D/Fields/Plot mesh命令，顯示命令，顯示電機模型剖分情況，如圖電機模型剖分情況，如圖31-32所示。所示。圖圖31 模型剖分統(tǒng)計信息模型剖分統(tǒng)計信息圖圖32 模型剖分圖模型剖分圖第31頁/共39頁第三十二頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。5. 觀察磁場分布。選擇所有物體，執(zhí)行觀察磁場分布。選擇所有物體，執(zhí)行Maxwell 2D/Fields/Flux lines命令。命令。圖圖33 場圖設(shè)置對話框場圖設(shè)置對話框圖圖34 電機磁力線分布電機磁力線分布第32頁/共39頁第三十三頁，編輯于星期五：十九點 四十六分。5. 觀察磁通密度分布。選擇所有物體，執(zhí)行觀察磁通密度分布。選