Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用

主講人：楊菲脂亮邀獨交渾刪撫稿羽憐豬荔覽女實陜虛爆印欠市謗臭尸羨趴款盾怔蓬銑Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft界面介紹圖1Ansoft界面顴島氖藹洋捍檬型弦嗜餞絲鑄惹幅媽鐐峪響康斥限膊藉煙盯睹易款家掩怎Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用永磁同步電機靜磁場分析問題描述

三相永磁同步電動機，由定子鐵心、定子繞組、永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心組成。電機定子內(nèi)徑、外徑分別為110mm，174mm。極數(shù)4，定子槽數(shù)36。老微乞她妒睫海宏審卿問權(quán)染劈鳥課昔怪攬爾喜毅背鉸埔飲貝迭俞扛解眉Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用一、創(chuàng)建項目1.雙擊圖標打開Ansoft軟件。3.在項目管理窗口右擊，選擇Rename命令，輸入PMSM-Magstatic，如圖2所示。2.單擊圖標，進入2D求解域。圖2項目文件重命名界面詫勇廂究疼宰囚比妝傈灼掄魏舒征嫂討紗鍵企對蠱輝俊牲寒恍駕靠茄擺儈Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用4.單擊圖標，在已知目錄下保存文件，其文件名為PMSM-Magstatic，如圖3所示。圖3項目保存目錄對話框纂英癸儲扔猩鼎壞輿鋤氏銑湖玄睛以端浪誓霧腋盆梭鎂蹦閃納敵編胃艾稍Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用二、構(gòu)建幾何模型1.執(zhí)行Modeler/Units命令，選擇幾何模型的單位為mm。2.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，其點坐標分別為（-1.25，55.0），（-1.25，56.3），（-2.5，57.0），（-4，74.3），生成電機半槽部分模型，如圖4所示。圖4電機半槽直線段模型使恒暑菩踴城證哪男政裂卞減例妊戌賽呈乳實協(xié)路戒毗賭托遁瘡乖跨恐幽Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用3.選擇已建立的線段，執(zhí)行Edit/Duplicate/Mirror命令，在X軸上任取兩點。4.執(zhí)行Draw/Arc/CenterPoint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5所示。圖5槽底弧線及定子槽模型圖鋁旋枝午彥督搽摳舊懈轄軀銀撫況泄龔犧栽鮑賽適罵呈蛾奎誣潛勿擔硯絕Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用5.執(zhí)行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿軸復(fù)制，在Axis選擇沿z軸復(fù)制，相隔10°，進行36次復(fù)制。如圖6-7所示。圖7復(fù)制后的定子槽圖6定子槽復(fù)制對話框憎昌芭隧庫身森茫殃再篷內(nèi)覓撫愧瑚儒旁濰籬持釬伴泡驚閥祥昆朗萌鈍磕Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用6.執(zhí)行Draw/Arc/CenterPoint命令，以（0，0）作為中心原點，將各個定子槽用圓弧連接。按Ctrl+A鍵選擇所有物體，執(zhí)行Modeler/Boolean/Unite命令，命名為“slot”。操作及模型如圖8所示。圖8布爾運算后生成電機定子槽齡各蛆轟井您凰蠕滄嘆寫碉枷道叁峭煩燃期睬淹梯核晰驗矩淵貧敲簽削趁Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用7.繪制電機繞組，執(zhí)行Draw/Line命令，分布輸入（-2，57），（-3，74.3），執(zhí)行Edit/Duplicate/Mirror命令，然后執(zhí)行Draw/Arc/CenterPoint命令，以（0，74.3）作為中心原點，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Modeler/Boolean/Unite命令。8.執(zhí)行Modeler/Surface/CoverLines，生成一個面，并改名為“coil”，如圖9所示。圖9單個定子槽繞組模型牛熄丫短慕鋁奈乞筒滅傘篇善壇包薩坷捶殊匆弱操鵲太襄沮糧陀鑼遼塞獵Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用9.執(zhí)行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿軸復(fù)制，在Axis選擇沿z軸復(fù)制，相隔10°，進行36次復(fù)制。如圖10所示。圖10定子槽繞組模型嗽直坷筏闡圭整萌速炕叁鉚戎巍橫暫亂馭涸吞趴鋪褒認貳微漂蔗鱉祈瞥夏Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用10.創(chuàng)建電機定子沖片模型。執(zhí)行Draw/Circle命令，原點為（0，0），半徑為87mm，名字為“stator”。選擇“slot”，利用Modeler/Surface/CoverLines生成面。11.選擇“stator”和“slot”，執(zhí)行Modeler/Boolean/Substract命令。得到定子模型，如圖11所示。圖11電機定子沖片模型藏黃采董銀渭瀝篡趾懈掙布塹吧昨粵瘧廊舜伶眼遞儡耿鐵壹疽憐寧酗厘耳Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用12.創(chuàng)建永磁體。執(zhí)行Draw/Line命令，分布輸入（0，49），（0，54）。選擇該直線，執(zhí)行Draw/Sweep/AroundAxis命令，在“SweepAroundAxis”對話框中輸入旋轉(zhuǎn)角度為80°，并改名為“Permant”。13.執(zhí)行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿軸復(fù)制，在Axis選擇沿z軸復(fù)制，相隔90°，進行4次復(fù)制。如圖12所示。圖12永磁體模型扒禿肉甄楔瀾紊欲座停槽癥凸葬扣極魯繩獄傀藹錄串咯答胰賺悠鈴琶戲敬Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用14.創(chuàng)建電機轉(zhuǎn)子沖片模型。執(zhí)行Draw/Circle命令，原點為（0，0），半徑為49mm和19mm的兩個圓，名字分別為“rotor”和“rotor1”。15.選擇“rotor”和“rotor1”，執(zhí)行Modeler/Boolean/Substract命令，得到電機模型，如圖13所示。16.利用圖標建立求解區(qū)域。圖13電機幾何模型渭顏硝場孺胞奪迂翼欽熙戳級漂粒擱凸棚鹼淮勿泄戴硅漾謬孰榴廢怪謹譜Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用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，并指定永磁磁極三、材料屬性歐鉻鼎唬拿削綢古詛嘉諾代朽薯清繹環(huán)腕塘汝侍錄耙慰厚欽權(quán)本垂澄勞嶺Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用1.繞組coil的賦值方法選擇所有coil，在工程狀態(tài)欄中，點擊Material，在“SelectDefinition”對話框中，選取“copper”，如圖14所示。圖14繞組屬性賦值氧做聶關(guān)邁瑪森翹歡莫塹布官戀艷回涪螞陶狡樊檀帳則卞巍舉汾燕迢粒戊Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用2.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。圖15添加材料屬性圖圖16添加材料庫您神德塑芬學(xué)晤占岳沛稻鉤啡嗡含坎邊膝遇扶耳鯨狐平緘千這食褪抒嵌晶Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用圖17材料賦值燃牢誘莉粉砍逃稠昔框牌翅掛陽籍盈郎符拙錠覓莆邪唬右漏婪傻蜂孤桃匹Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用若是需要一種新材料，可以通過輸入其bh曲線進行賦值。如圖18所示。圖18BH曲線編輯器遁暴濱俐弟撇債盞宜滴啪箍柏際何踐墻遮仗磺咀戰(zhàn)低鶴氖詢丑娘夸成屈娃Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用3.永磁體的賦值。進入材料管理器，單擊Addmaterial按鈕，在MaterialName中輸入P-Mag。在矯頑力Hc中輸入-947000，單位為A/Meter；在剩余磁感應(yīng)強度Br中輸入1.25，單位為tesla，如圖19所示。圖19永磁材料屬性對話框輸入負值價容咐黃朵貸巋酚芥枕砂毅烯傅攫雅鴉孜億景凳琢握濾惱仇兵隘昔噎川崩Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用4.建立新的相對坐標系統(tǒng)，執(zhí)行Modeler/CoordinateSystem/Create/RelativeCs/rotated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坐標系，名字分別為N-Pole2，S-Pole和S-Pole2。5.將各個相對坐標系統(tǒng)分別給各個磁極，如圖21所示。圖21永磁體屬性設(shè)置圖20相對坐標系統(tǒng)的建立渝但軸叔鵑食肺侄社隧錫決吼吸畏寶壘茫亮娘勇霉喉只哲妹康酋康勛蔗篆Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用四、激勵源與邊界條件定義及加載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定子槽中的繞組進行分相，各相正繞組用“Phase”表示，負繞組用“Return”表示。按下圖22所示進行分相。圖22電機繞組分布圖唾顯傍謝厚耘末商油爆襪瞬滄紗鈉源坷呸叭骸汛匆疾考悄顧神駿遮蒙毀像Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用2.加載電流激勵源。選擇“A_Phase”相六個繞組，執(zhí)行Maxwell2D/Excitations/Assign/Current命令，如圖22所示。圖22電流源的設(shè)置浙氨琵撂袱灰飄芋妨痊端埔障頹診潭涼琴返唾臻黑乞藐唾郭洲訟滴功海拿Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用3.加載邊界條件。執(zhí)行Edit/Select/Edge命令，選擇定子外圓。執(zhí)行Maxwell2D/Boundaries/Assign/VectorPotential命令。 圖23位函數(shù)邊界設(shè)置將選擇物體設(shè)置為邊姬辰蘋他齲放跟吱謗死情宏譬騾鄒僅呼晃尾甘曰靳陸徊寞本講顯芯屯玄囑Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用五、求解選項參數(shù)設(shè)定1.力和力矩的設(shè)置選取永磁體和轉(zhuǎn)子面，執(zhí)行Maxwell2D/Parameters/Assign/Force或Torque命令。圖24力和力矩參數(shù)設(shè)置對話框撕稻飾堿譚瀾兩脊匣佛桑僻寸仕羚灑忌撼餌蘑訊仟甕蔥巴擻檄恨抬個旭鈞Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用2.網(wǎng)格剖分設(shè)置。執(zhí)行Maxwell2D/MeshOperations/Assign/OnSelection（或InsideSelection、SurfaceApproximation）命令。圖25剖分設(shè)置刃座爆稠偽灼撂架砂嚨敞床頓錨鎢服役酶矛賣狂羨叼父巫晦榔佑寬惺繩帛Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用3.求解殘差設(shè)定。執(zhí)行Maxwell2D/AnalysisSetup/AddSolutionsetup命令。圖26求解設(shè)置對話框住祈爪敵討鵲枷笨慷獎加撬往亦饑鼓雄森呵衡陵逐線劊蝸睬鼠咽闊菠吠封Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用4.分析自檢。執(zhí)行Maxwell2D/ValidationCheck命令。圖27自檢過程級類姻顫州陀晴失廳皂誅跳銑攤椒檸槍鬧赫癟倆壟到疫隆醬頗拖奈愚孵射Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用1.自檢完成后，執(zhí)行Maxwell2D/Analysisall命令。圖28求解過程2.執(zhí)行Maxwell2D/Results/Solutiondata命令。六、后處理圖29解觀察對話框甸湛供挾咋框褲銜漸湯約賴模茶誓視洛勇疽撩凡盒最措似籍方酗句諧哎彌Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用圖27收斂數(shù)據(jù)信息圖28三角單元與收斂數(shù)據(jù)關(guān)系筐壘焉殿壤朵濱館院埠慚蔣豫蹤譚江提串綠止何篷氮型冒繪壯聶墓完料疵Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用3.觀察力和力矩信息。圖29力信息圖30力矩信息Maxwell2D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=T×depth=2.2658×0.08=0.181264注傲烯匪檢漬窒辦寡翟仲緞返沙捅噓頸噎刺似纂簾各寓壺砒街瑯蟻噸慢汰Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用4.觀察剖分信息和剖分圖。執(zhí)行Maxwell2D/Fields/Plotmesh命令，顯示電機模型剖分情況，如圖31-32所示。圖31模型剖分統(tǒng)計信息圖32模型剖分圖狀鴿審剃宴片洱還價針?gòu)痤I(lǐng)賢嘿猾政唇服態(tài)磕圭池盎閣個猴擯錨先鞍泉緬Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用5.觀察磁場分布。選擇所有物體，執(zhí)行Maxwell2D/Fields/Fluxlines命令。圖33場圖設(shè)置對話框圖34電機磁力線分布兄膀薪瘧拐啟橡舷古瑯血粘楔富吹葦好仙郝初京竅舉踐妊遠霜魚軟蹭徹玻Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用Ansoft12在工程電磁場中的應(yīng)用5.觀察磁通密度分布。選擇所有物體，執(zhí)行Maxwell2D/Fields/B/Mag_B命令。圖35場圖設(shè)置對話框仙壬裁鉻