ANSOFT软件在电机设计中的应用教程.ppt

电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology ANSOFTANSOFT软件在电软件在电 机设计中的应用机设计中的应用 报告人：李春艳报告人：李春艳 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 主要内容 uu 电机设计方法电机设计方法 uu 电机设计软件电机设计软件RMxprtRMxprt介绍介绍 uu 电磁场分析软件电磁场分析软件Maxwell 2DMaxwell 2D基本介绍基本介绍 uu 实例实例 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 一.电机设计方法 u 电机设计方法 等效磁路法 磁网络法 电磁场解析分析方法 电磁场数值计算方法 场路结合方法 有限差分法 有限元法 积分方程法 边界元法 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 二.ANSOFT软件介绍 1.RMxprt 2.Maxwell 2d u 电场 u 静磁场 u 涡流场 u 瞬态场 u 温度场 求解涉及到运动和任意波形的电 压，电流激励的设备，获得精确 的预测性能特性。 分析由恒定电流，永磁体及外 部激磁引起的磁场。该模块可 自动计算磁场力，转矩，电感 和储能。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 二.ANSOFT软件介绍-RMxprt RMxprt 感应电机 同步电机 电子换向电机 机械换向电机 电机模块 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology RMxprt界面 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology RMxprt设置参数的基本操作 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology RMxprt1创建新工程 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 2电路设置circuit 超前触发角（电角度） 触发脉冲宽度（电角度） 半导体管压降 二级管压降 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 3定子设置stator u定子铁心外径 u定子铁心内径 u铁心长度 u叠压系数 u铁心材料 u定子槽数 u槽形选择 u斜槽槽数 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 定子槽和绕组设置 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4求解设置 负载类型：恒转矩，恒功率等等 额定输出功率，额定电压，额定转速，工作温度 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 5检查 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 6运算 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 7输出report 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 三静态场分析 静态场：磁场不随时间变化。 包括：1稳恒电流产生的磁场 2外加静磁场产生的磁场 3匀速移动的导体产生的磁场 4永磁体产生的磁场 分析什么？ 磁场力，转矩，磁力线分布 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 二.ANSOFT软件介绍-Maxwell 2d 1建立模型 4设定求解 参数 2指定材料 属性 3建立边界条 件和激励源 基本步骤 5后处理 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 1建立新工程 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 2建立模型 1模型绘制命令项介绍 File Eidt Reshape Boolean Arrange Object Model Window Help 2工具条 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 建模过程中注意事项 u 物体必须封闭。 u 物体之间可以完全包含，不可以交叉。 u 物体边的分段数不可太低。 u 尽量避免过尖锐的物体，必要时要做钝化 处理。 u 应用布尔运算后，原物体并不被删除，而 是被指定为Non_model，物体处于隐藏状 态。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 建模基本操作 u 选择Model/Drawing Plane命令，设置模型的绘制平 面。选项中包括XY Plane和RZ Plane. u 选择Model/Drawing Size重新定义模型区域的大小。 u 选择Model/Drawing Units来定义模型所用的单位。 u 创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边界 的建立。 u 需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修 改你所建立的模型。 u 保存所建立的模型，退出模型绘制面板。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 绕组注意事项 u连接要正确。 u尽量用不同颜色标明。 u同相分组。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 3设定模型材料属性（Setup Materials） u 选中物体，从材料库中选择所需材料，点 击“Assign”。 u 添加新材料 u 材料的属性也可以用函数来赋值。 排除物体 有些情况下，可能让一些物体不参加计算，这时，就可以利用排 除该物体来实现该目的。一种典型的情况是，对于一个闭合的场 域问题（如由第一类边界包围的一个电场区域）背景可以不参加 计算，这时就可以利用排除背景来实现。具体做法为：选择要排 除的物体，点击Exclude。可Include来恢复物体。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 第一种：默认边界条件 1自然边界条件 跨越物体之间的界面磁场强度H 的切向分量和磁感应强度B的法 向分量连续。 2齐次诺伊曼边界条件 磁场强度H的切向分量为零，强 制磁场垂直表面。 第二种：气球边界条件 轴对称RZ平面的模型，求解区域向RZ方向无限延伸，在R和Z方向设 置一个边界，称谓无限远边界，如果无限远边界场量为零而引起的 误差小于允许值，这样，求解区域就变成有限区域。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 第三种：对称边界条件 对称面两侧电流满足大小相等 ，方向相反。 1奇对称边界条件 2偶对称边界条件 对称面两侧电流满足大小相等， 方向相同。 减小模型尺寸，节省计算资源。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 静态场激励源为电流源 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 暂态场激励源为电流源，电压源以及外接电路。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 电流源设置 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 电压源设置 4设定边界条件及激励源 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 外电路中设置激励源 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 两相导通的三相无刷直流电机 三相星接正弦永磁同步电机 在静态场中常见的两种 电机的电流源设置。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 4设定边界条件及激励源 三相星接正弦永磁同步电机 在暂态场中永磁同步电 机的电流源设置。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 5求解设置 静磁场 暂态磁场 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 剖分 气隙中重点剖分。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 运动参数设置 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 求解 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 后处理 静态场 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 后处理 暂态场 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 定位转矩 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 空载反电势波形 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electronic Technology 产生毛次的原因？有时是因为剖分的原因，在 步长较小计算时会出现毛刺现象。 电磁与电子技术研究所电磁与电子技术研究所 Institute of Electromagnetic and Electronic TechnologyInstitute of Electromagnetic and Electroni