槽8极电机瞬态计算过程.doc

9槽8极电机瞬态计算过程一、建立模型在RMxprt中设计电机后创建Maxwell 2D工程。模型图1所示。图1 电机模型图各部件已经在图中标出。标号0-7表示磁钢Magnetic0-Magnetic7。在图2中，点左边按钮Define Model-Grope objects后给绕组分组，A0-A2分为一组定义为PH_A，相同依次定义出Ph_B，Ph_C，Ph_RA，Ph_RB，Ph_RC，上图中，A+代表Ph_A，A-代表Ph_RA，B、C两相定义方法相同。相同颜色代表相同相的绕组，图中没有一一给出。图2 Maxwell 2D工作界面二、在Solver后面的下拉框中选择Transient; Drawing后面选择XY Plane，如图2所示。三、在Setup Material中定义材料类型,界面如图3所示图3 定义材料属性界面a. 定义绕组 PH_A, PH_B, PH_C, PH_RA, PH_RB, PH_RC为材料copperb. AirGap, AirRotor, AirStator, Band airc. Rotor, StatorD23d. Shaft steel_1010e. MagentM35sh（M35sh此材料是根据35SH的Br、Hc参数定义的）。定义磁钢材料属性是需要定义磁化方向，如图3所示。图4 定义磁钢磁化方向对话框利用函数来定义磁化方向，定义函数in、out：in=PHI；out=PHI+180其中in表示方向指向外，out表示磁化方向指向模型圆心。定义磁钢Magnet0的方向为out，Magnetic1为in，依次定义，隔一个相同。Magnet0-7的磁化方向如图5所示（我认为磁化方向的箭头的指向为S-N）图5 磁钢的磁化方向定义材料属性完毕后，在图3中点Exit退出定义材料界面。四、Setup Boundaries/Sources中定义边界条件和激励，并绘制和设置外电路图6 定义边界条件和激励的界面a.定义绕组线圈点菜单Edit-Select-Objects-By Clinking,选择A相绕组组合Ph_A和Ph_RA，然后点击Assign-Source-Solid，选择External Connection和Strand，如图6所示。然后点右下角按钮“Winding”，进入绕组设置对话框，如图7所示。图7 绕组设置对话框其中Ph_A为Postive，Ph_RA为Negative。Total turns as seen from terminal为每相线圈匝数。完成设置点OK返回图6界面，在Name后面的方框内输入线圈名字“A_PH”。同理可以定义绕组线圈B_PH和C_PH。b.定义外边界点菜单Edit-Select-Edge-By Clinking，选择转子外径，如图8显示。选中Vector Potential，在Value中输入0，在Name后方框内输入边界名字“zero_flux”,完成边界条件设置。此时在图8左边的框Boundary和Assigned下就会出现已经定义好的边界条件和激励。图8 定义边界条件界面c.绘制和设置外电路点菜单Edit-External Circuit，出现图9对话框，在没有绘制外电路时，A_PH、B_PH、C_PH后面的Has inductor in circuit下面显示的均为No，选择Create Embedded Circuit，然后点“Launch Schematic Capture”进入Schematic Capture界面。如果对已经存在的外电路进行修改时，选中Editing Existing Embedded ,然后点“Launch Schematic Capture”进入Schematic Capture界面。三相6状态的外电路图如图10所示。图9 图10 3相6状态逆变器电路图其中LA_PH只代表绕组，必须加上端部漏电感L_End_Aph和线圈电阻R_DC_Aph。部漏电感L_End_Aph和线圈电阻R_DC_Aph可以从RMxprt的Design Output File中获取，本例的数值如上图所示。B、C两相的连接和数值同相A。图10中为电流表，为电压表。S1-S6是电压型开关，它们的定义相同，定义对话框如图11所示。图11 开关定义对话框上面的定义表明，当控制电压高于0.5V时，开关闭合，电路导通，当电压低于0.5V时，开关断开。S1-S6开关的控制电压端口定义如下表，定义对话框如图12SwitchPosition Control TerminalNegative Control TerminalS1V1:pV1:mS2V2:pV2:mS3V3:pV3:mS4V4:pV4:mS5V5:pV5:mS6V6:pV6:m图12 电压控制开关端口定义D1-D6模型定义为D1，如图13.图13 D1模型定义窗口D7-D12模型定义为。图14 D7-D12的定义窗口外电路脉冲输出时间表：V1V2V3V4V5V6V1, initial valueV000000V2, pulsed valueV111111TD, delay time s7.582.567.552.537.522.5TR, rise times0.10.10.10.10.10.1TF, fall time s0.10.10.10.10.10.1PW, pulse Width s29.929.929.929.929.929.9PER, period s909090909090注：表中的时间值代表机械角度上表中的脉冲输出时间，对应的电枢线圈的开通顺序为：AC、AB、CB、CA、BA、BC各脉冲输出时间设置对话框如图15所示。图15 各脉冲输出时间设置对话框至此，外电路设置部分完成，菜单File-Exit退出外电路编辑器。退出后出现下面图16对话框，需要把时间相关电压源改成位置相关的电压源，转化后入图17.图16图17点OK关闭Define Source Type对话框，然后点OK关闭Edit External Circuit对话框，回到图8 定义边界条件界面。然后关闭此窗口，回到图2 Maxwell 2D工作界面。五、网格划分及求解设置1.网格划分图18打开网格剖分器的步骤网格剖分结果如图19图19 模型网格剖分图2.求解设置剖分完毕退出网格剖分器，进行求解设置，如图20所示。图20 求解设置选项3.运动设置Setup Options-Motion Setup打开运动设置窗口，如图21所示。图21 运动设置窗口1） 选中Object下面的Band，然后点Set Band。2） 选择Type of Motion下的Rotation，然后点Set Postion，选择原点（0，0）为旋转中心。3） 在Initial Post后输入22.5（资料上说：设置初始角度使A相轴线与磁钢轴线相反）。这里设置22.5时点击可以正常运转。4） 点Mechanical Setup按钮，弹出机械设置对话框，如图22所示。图22 瞬态机械设置对话框其中，Initial Angular Velocity为0；Moment of Inertia可以从RMxprt的Design Output File中TRANSIENT FEA INPUT DATA获取；Load Torque可以从RMxprt的Design Output File中FULL-LOAD DATA读取，但是此处取负值（Maxwell使用指南中：因为转子逆时针转动，电磁转矩为负，所以取负值）。Damping的计算：RMxprt中计算额定转速1876rpm转下的风摩损耗为2.6W,则Mom