Ansoft12在工程電磁場中的應用課件

Ansoft12在工程電磁場中的應用

Ansoft界面介紹圖1Ansoft界面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、轉子鐵心組成。電機定子內徑、外徑分別為110mm，174mm。極數(shù)4，定子槽數(shù)36。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二、構建幾何模型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9.執(zhí)行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿軸復制，在Axis選擇沿z軸復制，相隔10°，進行36次復制。如圖10所示。圖10定子槽繞組模型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”對話框中輸入旋轉角度為80°，并改名為“Permant”。13.執(zhí)行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿軸復制，在Axis選擇沿z軸復制，相隔90°，進行4次復制。如圖12所示。圖12永磁體模型14.創(chuàng)建電機轉子沖片模型。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2.定子和轉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添加材料庫圖17材料賦值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永磁體屬性設置圖20相對坐標系統(tǒng)的建立四、激勵源與邊界條件定義及加載1.繞組分相，根據電機設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電流源的設置五、求解選項參數(shù)設定1.力和力矩的設置選取永磁體和轉子面，執(zhí)行Maxwell2D/Parameters/Assign/Force或Torque命令。圖24力和力矩參數(shù)設置對話框2.網格剖分設置。執(zhí)行Maxwell2D/MeshOperations/Assign/OnSelection（或InsideSelection、SurfaceApproximation）命令。圖25剖分設置3.求解殘差設定。執(zhí)行Maxwell2D/AnalysisSetup/AddSolutionsetup命令。圖26求解設置對話框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解觀察對話框圖27收斂數(shù)據信息圖28三角單元與收斂數(shù)據關系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=0.1812644.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場圖設置對話框圖34電機磁力線分布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場圖設置對話框圖36電機磁通密度云圖分布6.氣隙磁密波形的顯示1）利用圖標繪制一個圓點為（0，0），半徑為54mm的圓形，并改名為“Br1”。2）選擇“Br1”，利用圖37所示，將面變?yōu)榫€。3）由圖38-39所示，得到負載氣隙磁密分布圖。圖37Br1由面變線圖38顯示Br1的磁密曲