丰田prius的中文文Ansoft_Maxwell_3D操作流程PPT课件.ppt

Ansoft3D电机设计流程 1 一 创建项目 双击图标打开Ansoft软件 maxwell界面 在菜单栏选择菜单项目File New右击 选择Rename 输入Prius单击图标 进入3D求解域 在项目管理窗口右击 选择Rename命令 输入1 Whole Motor 如下图所示 2 二 设置单位 选择菜单项目Modeler Units 选择Units mm millimeters 3 三 创建3D模型 1 创建定子使用UserDefinedPrimitive创建定子选择菜单项目Draw UserDefinedPrimitive Syslib Rmxprt SlotCore如右图填入数据 创建定子 4 三 创建3D模型 续 点击创建的窗口 双击SlotCore1 并把SlotCore1改为Stator注意 之后可以添加材料属性 5 三 创建3D模型 续 2 创建转子使用UserDefinedPrimitive创建转子选择菜单项目Draw UserDefinedPrimitive Syslib Rmxprt IPMCore采用下表所给定的数据来创建转子 6 三 创建3D模型 续 7 三 创建3D模型 续 点击创建的窗口 双击IPMCore1并把IPMCore1改为Rotor3 创建磁体UserDefinedPrimitive可以创建磁体 但有不同的参数 UDP可以创建不同的拓扑选择菜单项目Draw UserDefinedPrimitive Syslib Rmxprt IPMCore用下页给定的值创建磁体 8 三 创建3D模型 续 9 三 创建3D模型 续 点击刚刚创建的项目 将IMPCore1的改为Magnets 将磁体的颜色有系统默认色改为浅红色 10 三 创建3D模型 续 4 创建绕组使用UserDefinedPrimitive创建绕组选择菜单项目Draw UserDefinedPrimitive Syslib Rmxprt LapCoil用下面的值创建定子 11 三 创建3D模型 续 Inforcoil 1 12 三 创建3D模型 续 双击LapCoil 将材料由vacuum改为Copper如果你想使绕组操作容易些 选择Rotor StatorandMagnets 选择菜单View HideSelection Activeview或者使用工具栏按钮将LapCoil1的颜色改为黄色 13 三 创建3D模型 续 选择LapCoil1 沿着Z轴旋转7 5deg 右击选择菜单项Edit Arrange Rotate或者使用图标 14 三 创建3D模型 续 选择LapCoil1 线圈第一个是A相 复制这个线圈来创建第一个线圈的C相和B相 右击选择菜单项目Edit Duplicate AroundAxis或者使用图标 15 三 创建3D模型 续 将LapCoil1 1和LapCoil1 2的名字改为PhaseC和PhaseB PhaseC的颜色改为青绿色 PhaseB的颜色改为淡蓝色 将LapCoil1的名字重置为PhaseA 选择PhaseA PhaseB和PhaseC 右击选择菜单项目Edit Duplicate AroundAxis或者使用图标输入45度和总数为8 这将创建所有的需要绕组 16 三 创建3D模型 续 电机几何模型完成了 如果你想隐藏电机的其它部分 选择Rotor Stator和Magnets 选择菜单项目View ShowSelection Activeview或者是使用工具栏按钮 17 三 创建3D模型 续 依据我们所用的不同的求解器及我们需要获得的电机性能参数 可能会增加新的物体 在设置剖分和运动属性时会用到 保存项目 点击Maxwelldesign 1 Whole Motor 右击选择 Copy 点击项目名字 右击选择 Paste 改变复制的项目名为2 Partial motor 我们可以充分利用电机的拓扑结构来减少所仿真电机的尺寸 电机极数为8 我们可只仿真电机的一个周期 这是可行的 因为定子 1 有48槽 8是48的除数 2 三相定子绕组是有45度的为一周期分布 从现在开始 我们将使用theMawxelldesign 2 Partial motor 来进行仿真 我们同时还有一个电机整个区域的备份以备在其他的研究中使用 18 从模型树选择所有的项目 或者使用ctrl A命令 右击选择Edit Boolean Split或者使用工具栏图标选择XZ平面 保持positive面 四 减小3D模型尺寸 续 19 注意 在这过程中 许多信息将会在对话窗口中出现 这些信息提示我们一些物体由于完全在所保留的模型之外而不被保存 我们得到电机半个区域的模型 继续选定所有选定的物体 右击选择Edit Arrange Rotate或者使用图标沿着Z轴旋转方向输入 45deg 四 减小3D模型尺寸 续 20 被选中的物体继续进行操作 右击选Edit Boolean Split或者使用工具栏图标选择XZ平面 保持negative面被选中的物体继续进行操作 右击选择Edit Arrange Rotate或者使用图标沿着Z轴旋转方向输入45deg 3D模型如右图所示 四 减小3D模型尺寸 续 21 四 减小3D模型尺寸 续 选择Draw Rectangle1 在坐标输入窗口 输入方体的位置X 0 0 Y 0 0 Z 100 0 按Entry键输入2 在坐标输入窗口 输入方体的相对尺寸dX 200 2 dY 0 0 dZ 200 0 按Entry键输入 先选择XZ坐标平面 如果半径按钮 Automaticallycoverclosedpolylines 检查Tools Options 3DModeler 如第五页表示的 获得2Dsheet 如果这个选择不可以 你需要检查多叉线 右击选择Edit Surface CoverLines 22 四 减小3D模型尺寸 续 将PhaseA改名为PhaseA1 PhaseA 7改名为Phase2 将PhaseB PhaseB 7 PhaseC和PhaseC 7分别改名为PhaseB1 PhaseB2 PhaseC1和PhaseC2 我们现在可以创建一个包围电机的区域 由于磁力线分布集中在电机内部 所以我们不需要创建很大的区域 使用工具栏图标如图所示在XZ平面创建表格 23 四 减小3D模型尺寸 续 选择菜单栏Draw Rectangle1 在坐标输入窗口 输入方体的位置X 0 0 Y 0 0 Z 100 0 按Enter键输入2 在坐标输入窗口 输入方体的相对尺寸dX 200 0 dY 0 0 dZ 200 0 按Enter键输入检查Tools Options 3DModeler 如第五页所说的那样 如果你有单选按钮 Automaticallycoverclosedpolylines 可以获得一个2D平面 如果选择不可以 你需要选择polyline 右击选择Edit Surface CoversLines 未操作 24 四 减小3D模型尺寸 续 设置2D平面为Rectangle1 右击选择Edit Draw Sweep AroundAxis注意 选择的模型需要设置这个操作按指定窗口中的参数输入 25 四 减小3D模型尺寸 续 将面域从Rectangle1的名字改为Region 确保真空是选择的材料 你可能通过增加区域的透明度来改变其渲染效果 26 五 电机的材料特性 续 切换从物体表面模式可通过点击 f 按钮来或者使用工具栏图标选择永磁体PM的表面的如右图所示 27 五 电机的材料特性 1 永磁材料特性Prius永磁体 PMs 是高强度的永磁体 为了定义永磁体磁化方向 我们需要为单独的定义每一块永磁体 选择Magnets 右击选择Edit Boolean SeparateBodies 重命名Magnets为PM1和重命名Magnets 1为PM2 由于永磁体是不断旋转的 使用固定坐标系 CS 对其进行定向是不可能的 所以我们有必要使用体坐标系 体坐标系是一种与物体表面相关联的坐标系 当物体旋转时 体坐标系随之旋转 Prius sPMs所用永磁体定向如下图所示 因此 我们有必要使用体坐标系对每一永磁体进行定向 28 五 电机的材料特性 续 创建与这表面相关联的体坐标系 1 选择菜单项目3DModeler CoordinateSystem Creat FaceCS或者选择工具栏的图标2 这时模型处于绘图状态我们希望体坐标系的坐标原点处于被选中的平面上 我们用鼠标捕捉面的任一对角点 可使用 snaptovertexsymbol 这样就确定了体坐标系的中心 3 你还需要确定X轴的方向 鼠标捕捉面的另一顶点 29 五 电机的材料特性 续 创建了体坐标系 它的默认名是FaceCS1 把它名字改为PM1 CS 重复同样的操作来创建与PM2关联的体坐标系PM2 CS 确认它的X轴正方向指向气隙 30 五 电机的材料特性 续 如下所示 通过点击Globle来重置工作坐标系为全球坐标系 编辑物体PM1的属性 选择PM1 CS坐标系统来改变物体的定向 这坐标系统为永磁体磁化方向的基准方向 31 五 电机的材料特性 续 要想进入材料数据库 点击材料按钮 默认材料为Vacuum 普瑞斯混合动力车用永磁材料不属于材料库的一部分 点击Addmaterial按钮 32 五 电机的材料特性 续 有个特殊的菜单可用来修改永磁体材料参数 在View Edit材料窗口的下方 选择 PermanentMagnet 进入 33 五 电机的材料特性 续 根据下面窗口的数据来输入永磁材料参数 34 五 电机的材料特性 续 将材料的名字改为N36Z 20根据图形 如果PM1 1CS坐标系的系统X轴正方向如下图所示背离气隙 则我们设置Xcomponent的值为1 Y和Zcomponents的值为0 否则Xcomponent的值为 1 Y和Zcomponents的值为0 35 五 电机的材料特性 续 材料定义完成之后关闭窗口之前点击Validate按钮编辑PM2的属性 选择PM2 CS坐标系系统可对物体的定向进行修改 这个坐标系系统用来定义永磁体磁化方向的基准方向 如果定义的PM2 CS与PM1 CS是一致的 X轴指向气隙 你可以使用同样的材料N36Z 20赋给PM2 如果不是如此 可以复制材料N36Z 20 并更改其定向与PM2 CS相一致 2 硅钢片定义定子和转子使用相同的材料 选择目标Stator和Rotor 编辑它们的属性 改变它们默认的材料 在材料库中 添加一名叫M19 29G的新材料 36 五 电机的材料特性 续 由于铁芯材料是非线性的 进入non linearB HCharacteristic窗口 将其相对磁导率由 Simple 改为 Nonlinear 在Valuecolumn点击BH曲线 就出现BH曲线输入窗口 37 五 电机的材料特性 续 用如下给定的值输入B H特性曲线 38 五 电机的材料特性 续 一旦B H曲线输入了 我们需要输入硅钢片叠压系数 叠压系数是由于绝缘而引起的有效比值 我们也可以在Maxwell中给定叠压方向 如上所示改变Compositionvalue由原来的 Solid 改为 lamination Maxwell认为相对磁导率的均质化方向沿硅钢片叠压方向 1 硅钢片叠压系数为0 94 意味着有6 的硅钢片片间绝缘2 输入V 3 Z轴 为叠压方向在这个例子中我们忽略了涡流电流 也就是硅钢片的电导率为0 在退出的View Edit材料窗口时 确认材料已改变 39 五 电机的材料特性 续 将材料M19 29G赋给Rotor和Stator 40 六 设置主从边界条件 设置主 从边界条件能充分利用电机周期性的特点 下面将定义两种边界 主边界和从边界 从边界上任一点的磁强强度与主边界上任一点的磁强强度相对应 大小相等 同向或反向 在当前视窗中选择物体Region 右击选择View ShowInActivebelow改变选中的模式为Face选择Region一条边界线 41 六 设置主从边界条件 续 右击选择AssignBoundary Master在下拉菜单中的局部坐标系统 选择NewVector 42 六 设置主从边界条件 续 在面域的选择 敲击面域的底部内角来定义矢量u的顶点敲击面域的顶部内角来定义矢量u的第二个顶点 43 六 设置主从边界条件 续 坐标系统 u v 描绘了 主边界被很好地定义了 点击OK生效 选择面域的对立垂直面 44 六 设置主从边界条件 续 右击选择Assign Bounder Slave1 首先我们给定主边界的基准 对于主边界 我们没有必要改变其默认名称Master1 2 如果矢量u的定义选择Newvector 用同样的方法来定义主边界 沿着轴选择矢量u的始末点 3 模型显示了电机一对极的情况 由于电机的极对数为奇数 所以Slave Master 45 七 稳态分析 我们将对电机稳态下的的不同性能进行研究 保存工程 点击Maxwelldesign 2 Partial motor 右击选择 Copy 点击工程名称 右击选择 Paste 改变复制的工程名称为 3 Partial motor MS 1 空载研究我们首先对有永磁体单独产生的磁场进行分析 在这个模型中 由于绕组没有定义电流 所以定子绕组暂不需要 选择6个绕组 模型的属性窗口中勾去 Model 按钮 注意我们同时选中几个物体 物体的名称是空的 46 七 稳态分析 续 线圈继续处于选中状态 通过菜单项目View HideSelection Activeview来隐藏绕组 或者用工具栏按钮 47 八 剖分 自适应的网格剖分是非常有效地 当然如果我们可以根据电机的特性 设置一个比较合理的初始剖分 从减小仿真时间的角度来说也是一个很好的主意 减少硅钢片区域剖分单元数可加快非线性求解的速度 选择Rotor 右击选择AssignMeshOperation InsideSelection LengthBased 48 八 剖分 续 限制剖分单元的长度为15mm 重命名剖分操作为Rotor 选择Stator 我们想减少定子槽剖分网格数目 右击选择AssignMeshOperation SurfaceApproximationMaximumsurfacedeviation一栏输入30degMaximumaspectRatio一栏中输入5重命名该剖分操作为SA Stator 49 八 剖分 续 选择PM1和PM2 右击选择AssignMeshOperation InsideSelection LengthBased限制剖分单元的长度为10mm 重命名剖分操作为PMs 我们想得到关于定子在转子的表面细微的网格 选择Rotor的表面 面朝气隙 50 八 剖分 续 右击选择AssignMeshOperation SurfaceApproximation 51 八 剖分 续 在Maximumsurfacedeviation一栏输入2deg 目的是沿着气隙有个好的分割MaximumaspectRatio一栏中输入10 沿着这平面上Z方向阻止大元素重命名该剖分操作为SA airgap Rotor 52 八 剖分 续 选择项目PM1 PM2和Rotor 右击选择AssignParameters Torque 53 九 分析设置 在永磁体中 右击Analysis 选择AddSolutionSetup1 在maximumnumberofpasses中输入152 输入2 的错误率3 在收敛面板 输入15 的纯度4 确保非剩余设置为0 005 点击OK记录分析设置 54 九 分析设置 续 分析在设置右击 选择Analysis或者点击图标 55 十 后处理 计算需要10步才达到收敛 右击Setup1 选择菜单栏Convergence Convergence面板可以看到结果 56 十 后处理 续 转矩值求解 选择求解栏 给出的转矩值 整个电机的转矩要在此基础上乘以8 周期系数 得到1 2N m 看上去是合理的 相对于负载运行是比较小的 定转子之间的不同的位置角得出不同的转矩值 57 十 后处理 续 标绘磁通密度分布图 选择Rotor Stator PM1 PM2 右击选择AllObjectFaces 再右击选择Fields B Mag B 我们得到磁通密度B在整个物体上的分布 如我们希望的那样 硅钢片靠近永磁体附近高度地饱和 这是永磁体造成的 58 十 后处理 续 在气隙标绘磁感强度H分布 我们需要在后处理中绘制一条线来观察场分布 1 绘制一条圆弧 选择菜单项Draw Arc CenterPoint或者用相应的工具栏图标2 接受并绘制一个非模型物体 在现存的解决方案中是有效的3 输入弧线的中心 0 0 0mm 回车 59 十 后处理 续 4 输入弧的第一点 这个点在YZ平面气隙的中间 输入其坐标80 575 0 0mm 回车 5 输入弧的最后一点 这点在XY平面上 与X轴负方向的夹角是45 80 575 1 414 56 70996 输入其坐标56 70996 56 70996 0mm 回车 6 要完成弧线的绘制 移动鼠标到绘图区 右击选择菜单回车done 7 命名线气隙弧airgap arc和接受物体 60 十 后处理 续 8 在项目数中出现一个新的文件夹 Lines 包括新定义的弧 9 选择airgap arc 移动鼠标到绘图区 右击选择菜单项目Fields H H vector 10 接受场绘图器的默认设置 61 十 后处理 续 11 采用默认设置的H矢量分布图如下图所示 如要个性化显示设置 双击刻度区域 12 用户可修改系统默认设置 如下图所示 62 十一 负载分析 保存项目 点击Maxwell设计 3 Partial motor MS 右击选择 Copy 点击项目名字 右击选择Paste 把复制的设计重命名为 4 Partial motor MS2 在此设计中 我们需要在线圈中通入电流 需要把线圈加入到计算区域 从模型结构树中选中6个线圈 在属性窗口 选中单选按钮Model 选择菜单项View Showselections Allviews取消隐藏线圈 63 十一 负载分析 续 1 添加激励计算模型不是整个电机 只是部分线圈 电机是由三相对称电源供电 我们需要输入流入流出每个线圈的电流 例如在我们所用的例子中 输入 1500A到PhaseA 750A到PhaseB 750A到PhaseC在进行静磁计算式 激励源是以电流形式给的 这时候我们不需要建立每匝线圈的模型 因此我们只需要输入每项总电流就行了 匝数和电气拓扑结构只在进行电感计算时考虑 转换选模式到择face给PhaseA2输入激励 1 在XZ平面选中PhaseA2的底面 64 十一 负载分析 续 2 右击选择菜单项ApplyExcitation Current3 重新命名激励为PhaseA2 In4 输入1500A5 正如我们模仿绞合导线一样选择Stranded6 如图红色箭头为默认电流方向 不要改变方向7 确认激励设置 65 十一 负载分析 续 8 在XZ平面选中PhaseA2的上面 66 十一 负载分析 续 9 右击选择菜单项ApplyExcitation Current10 重新命名激励为PhaseA2 Out11 输入1500A12 正如我们模仿绞合导线一样选择Stranded13 如图红色箭头为默认电流为反方向 改变方向14 确认激励设置 67 十一 负载分析 续 为线圈PhaseB2输入激励 使用以上相同的方法 1 在XZ平面选中PhaseB2的底面 输入激励 750A到PhaseB2 In 2 在XZ平面选中PhaseB2的上面 输入激励 750A到PhaseB2 Out 改变系统默认方向 68 十一 负载分析 续 为线圈PhaseC2输入激励 使用以上相同的方法 1 在XZ平面选中PhaseC2的上面 输入激励 750A到PhaseC2 In 2 在XZ平面选中PhaseC2的底面 输入激励 750A到PhaseC2 Out 改变系统默认方向 69 十一 负载分析 续 我们现在在相反的平面上添加端部激励 涉及到PhaseA1 PhaseB1 PhaseC1 为线圈PhaseA1输入激励 70 十一 负载分析 续 为线圈PhaseB1输入激励 71 十一 负载分析 续 为线圈PhaseC1输入激励 72 十一 负载分析 续 电感计算我们比较关注电感值的计算 选择项目树种的Parameters 右击选择Assign Matrix在矩阵计算值包含6相绕组 这是电感值是按照线圈为1匝计算的 73 十一 负载分析 续 选中后处理栏 在这个面板定义每个线圈的匝数 这六个线圈匝数输入9 同时我们需要把同相的所有线圈划为一组 这样我们可以得到整个绕组的电感值 选中PhaseA 1和PhaseA 2 然后点击group按钮命名线圈组名为PhaseA 74 十一 负载分析 续 对全部三相重复这些操作2 剖分操作大电流将导致饱和与电机中场域的改变 因此为了提高收敛速度 在适合的线圈pass1中我们想要不太平坦的元素事件 我们已经限制了Stator的长径比 选择Rotor项目 右击选择菜单项ApplyMeshOperations SurfaceApproximation 限制长径比为5 75 十一 负载分析 续 3 分析设置打开Setup1 选择tabconvergence 改变每通过一次精化从15 到10 减少百分比将会稍微增加通路的数目来达到收敛 但是也会提高钢和磁铁饱和的地方的精度 4 分析右击setup选择Analyze或者点击按钮 76 十一 负载分析 续 5 后期处理11步计算后可以实现收敛 右击Setup1 选择菜单项中的Convergence即可看见收敛信息面板 转矩值 选择 solution 按钮 从下拉菜单选择Torque1 对整个电机来说转矩还需要乘8 周期系数 这样得到结果大约为45N m 此时 我们没有使转子磁极的位置与绕组电流同步 所以还得不到能够获得最大转矩的优化激励值 定转子之间相差不同的角度可以得到不同的值 77 十一 负载分析 续 把鼠标移到画图区域 右击选择菜单栏Fields H H vector确认设置 XY平面上绘制磁场强度H的分布图 在模型的树型菜单中属于全局坐标系的子栏里选择XY平面 78 十一 负载分析 续 Maxwell使用一个合适的网格剖分程序 网格不断提高每一步知道收敛完成 绘制网格为了看见哪里Maxwell放置元素这是个好主意 选择项目Rotor 右击选择菜单项PlotMesh最终的网格如下 有趣地看到网格在气隙周围及其精制 当场域变化的快 Rotor的外围场域由于场域变化慢而精制 79 十二 动态分析 我们将分析电机的瞬态特性 保存项目 电机Maxwell设计中 2 Partial motor 右击选择 Copy 点击项目名 右击选择Paste 把复制过来的项目重命名为 5 Partial motor TR 从项目管理结构树种选择设计名字 右击把解算类型从Magnetostator改为Transient 80 十二 动态分析 续 瞬态计算与静磁计算表现不同主要是因为 没有进行自适应的网格剖分 因为在每步瞬态计算时几何形状都不同 很明显Maxwell不会再每步计算时都相应地重做网格剖分 在动态分析中 我们将为所有的转子位子进行一次尽可能合理的网格剖分 激励源设置不同 在静磁计算中 我们仅关注流入导体的总电流 而在瞬态计算中 由于电流时任意的时间函数 我们使用绞线导体 需要明确每个绕组的准确导体数 我们需要创建专用的线圈和绕组 81 十二 动态分析 续 1 创建线圈点击 f 改变选择的模型或者使用工具栏菜单导体PhaseA2 在XZ平面 我们定义属于线圈PhaseA2 黄色 的两个矩形线圈 选择底部线圈 看图片的下面 右击选择菜单栏AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseA2 In和导体数为9 导体PhaseA2 在XZ平面 选择导体PhaseA2的顶部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseA2 Out导体数为9 82 十二 动态分析 续 导体PhaseB2 在XZ平面 选择线导体PhaseB2底部 蓝色 看图片的下面 右击选择菜单栏AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseB2 In导体数为9 83 十二 动态分析 续 导体PhaseB2 在XZ平面 选择导体PhaseB2的顶部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseB2 Out导体数为9改变电流方向像电流方向指向由导体向外 84 导体PhaseC2 在XZ平面 选择导体PhaseC2 绿色 的顶部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseC2 In导体数为9 85 十二 动态分析 续 导体PhaseC2 在XZ平面 选择导体PhaseC2 绿色 的底部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseC2 Out导体数为9改变电流方向像电流方向指向由导体向外 86 十二 动态分析 续 导体PhaseA1 在从平面 选择导体PhaseA1 黄色 的底部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseA1 In导体数为9 87 十二 动态分析 续 导体PhaseA1 在从平面 选择导体PhaseA1 黄色 的顶部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseA1 In导体数为9改变电流方向像电流方向指向由导体向外 88 十二 动态分析 续 导体PhaseB1 在从平面 选择导体PhaseB1 蓝色 的底部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseB1 In导体数为9 89 导体PhaseC1 在从平面 选择导体PhaseC1 绿色 的底部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseC1 Out导体数为9改变电流方向像电流方向指向由导体向外 90 十二 动态分析 续 导体PhaseB1 在从平面 选择导体PhaseB1 蓝色 的顶部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseB1 Out导体数为9改变电流方向像电流方向指向由导体向外 91 十二 动态分析 续 导体PhaseC1 在从平面 选择导体PhaseC1 绿色 的底部 右击选择菜单项AssignExcitation CoilTerminal 输入名字PhaseC1 In导体数为9 92 十二 动态分析 续 2 电机激励IPM永磁电机的转子是与定子磁场是同步的 这种与转子旋转同步的激励使永磁体产生的磁通是最大的 通入激励使三相对称电流 相序为A C B 在t 0时刻 A相处于要处于对应于d轴的轴线上 因此我们需要把转子的初始位置移动30度以使转子磁极与A A 中心线对应起来 93 十二 动态分析 续 3 创建激励参数需要定义将被用于定义激励的参数选择菜单按钮Maxwell2D DesignProperties参数窗口弹出点击添加按钮来增加电动机的极速在名称区域输入Poles在数值区域输入8点击OK来确认参数设置 94 十二 动态分析 续 用同样的方法输入 PolePair 极对数 它的值为Poles 2Speed rmp 以rmp为单位的转速 数值为3000Omega 以degrees s为单位的激励变化率 数值为360 Speed rpm Polepair 60Omega rad以rad s为单位的变化率 数值为Omega pi 180Thet deg电动机的功率角 例如 在此研究中我们使用20degrees 那么输入20deg Thet是以弧度表示的功率角 所以它的数值为Thet deg pi 180Imax是电动机绕组电流的峰值 数值为250A 95 十二 动态分析 续 设计选项面板最后显示如下 96 十二 动态分析 续 4 创建绕组线圈意味着定义模型里和外的激励路径 实际激励是通过绕组的定义来定义的 绕组需要被定义成电机的每个电激励 电机的绕组是三相对称连接的 输入激励为正弦波 在每个时间点上 各相之间相差120度 其中负载角也是加在其中的 A相绕组 在项目树中 右击Excitations 然后选择菜单栏AddWidding 97 十二 动态分析 续 1 名称为输入PhaseA2 因为每个端面有9匝 故选上Stranded3 输入绕组电流 Imax sin Omega rad Time Thet Time是系统变量 表示当前时间 4 点击OK5 在项目树中右击PhaseA 选择菜单项AddTerminals6 结合Ctrl按钮选上PhaseA的4个线圈并点击OK 98 十二 动态分析 续 B相绕组 在项目树中 右击Excitations 然后选择菜单栏AddWidding 重复操作如下 给PhaseB命名绕组电流为Imax sin Omega rad Time 2 pi 3 Thet 它比A相电流偏移 120degrees 选上PhaseB的4个线圈C相绕组 在项目树中 右击Excitations 然后选择菜单栏AddWidding 重复操作如下 给PhaseC命名绕组电流为Imax sin Omega rad Time 2 pi 3 Thet 它比A相电流偏移 120degrees 选上PhaseC的4个线圈 99 十二 动态分析 续 5 添加Band运动部件 转子和永磁体 需要包围在空气部件 Band中 这样可以把运动部件和项目中固定的部分分割离开 以下是一些设置电动机Band部件时要遵守的规则 Band必须比任何方向的转动部件 边界线除外 稍大 Band应该是一个具有圆弧边界的扇形 强烈建议设置一个空气部件把所有运动部件包含在Band中 这将有利于沿着气隙的网格剖分 为了创建Band 在XZ平面用个矩形 这将会在Z轴扫除来创建 Camembert 形式风格 在画图域选择XZ平面 100 十二 动态分析 续 选择菜单项Draw Rectangle或者在工具栏里选择按钮转子半径为80 2mm 定子内径为80 95mm 我们选择Band的中间1 在位置上输入80 575 0 43mm2 输入dx为 80 575 dy为0 dz为86mm3 命名项目为Band 101 十二 动态分析 续 选择Band 右击选择菜单项Edit Sweep AroundAxis 如下输入参数 选择沿着Z轴每个角度有个平面让材料为Vacuum 102 十二 动态分析 续 我们现在已经创建了一个把所有运动部件包围在Band中的的部件 选择Band 右击选择E菜单dit Copy或者是Ctrl C 通过右击选择Edit Paste或者使用Ctrl V粘贴另外一个Band 一个新的项目Band1就被添加到部件行列中了 打开它的结构树 然后双击CreateRectangle 103 十二 动态分析 续 编辑矩形尺寸 1 输入位置为80 4 0 83 82 2mm2 输入X的大小 80 4mm3 输入Z的大小83 82mm4 点击OK这个操作把部件的大小调整为紧紧覆盖住转子及永磁体把Band1从命名为Band in注意 因为我们要添加用于对运动部分进行网格剖分的部件 所以我们将在网格剖分过后进行运动属性设置 104 十二 动态分析 续 6 网格剖分瞬态计算没有使用自适应网格剖分是因为这样做就会要求在每步计算都重新剖分网格 导致计算时间过长 通过网格剖分设置 我们将为所有瞬态仿真提供一个合理并符合要求的网格剖分 转子靠近气隙并包围永磁体的部分被设计为高度饱和 在这些区域的网格要求高些 105 十二 动态分析 续 为满足这个要求 我们在转子内部创建了一些部件 然后进行针对这些部件的部分设置来在永磁体槽周围获得精细的网格剖分 确保XZ平面被选择选择菜单项Draw Rectangle或者在工具栏中选择按钮1 输入78 72 0 41 91mm作为Point1的位置并点击Enter2 输入14 8mm为dx 0为dy 83 82mm为dz3 把项目命名为Rotor2矩形如图所示 106 十二 动态分析 续 选中Rotor2 右击选择菜单项Edit Sweep AroundAxis 按下图所示输入参数 注意Rotor是利用UDP模块创建的 UDP会自动产生实际表面 因此气隙部件Rotor2也必须是实际表面 所以要在其分段数栏输入0 107 十二 动态分析 续 把Rotor2的属性改为M19 29G 同样 还需要对颜色和透明度做相应的设置 注意 由于Rotor2是完全包含在Rotor中 我们不需要再实施布尔操作 注意 由于电脑显示器的像素有限 实际表面被描绘成了多面体表面 同样的原因 导致Rotor2看起来像是和永磁体槽相交了但实际情况并非如此 108 十二 动态分析 续 重复同样的操作创建Rotor31 在XZ平面用以下尺寸画一个矩形 2 线绕Z轴旋转成矩形3 设置材料属性为M19 29G 109 十二 动态分析 续 选中6个线圈PhaseA1 PhaseA2 PhaseB1 PhaseB2 PhaseC1 PhaseC2 右击选择AssignMeshOperations InsideSelection LengthBased 1 操作命名Coils2 取消选中RestrictLengthofElements选项3 选中RestrictNumberofElements选项4 输入60005 确认设置 110 十二 动态分析 续 选择永磁体PM1和PM2 右击选择AssignMeshOperations InsideSelection LengthBased 1 操作命名Magnets2 取消选中RestrictLengthofElements选项3 选中RestrictNumberofElements选项4 输入50005 确认设置 111 十二 动态分析 续 选择Rotor 右击选择AssignMeshOperations InsideSelection LengthBased 1 操作命名Rotor2 取消选中RestrictLengthofElements选项3 选中RestrictNumberofElements选项4 输入75005 确认设置 112 十二 动态分析 续 选择Stator 右击选择AssignMeshOperations InsideSelection LengthBased 1 操作命名Stator2 取消选中RestrictLengthofElements选项3 选中RestrictNumberofElements选项4 输入75005 确认设置 113 十二 动态分析 续 在导体周围主 从边界的网格需要重新被定义为了有更好的数值结果 通过点击 f 按钮来改变选择的模型在主从平面选择线圈的表面的phaseA和phaseB 右击选择AssignMeshOperations InsideSelection LengthBased 1 操作命名TermAB2 取消选中RestrictLengthofElements选项3 选中RestrictNumberofElements选项4 输入20005 确认设置 114 十二 动态分析 续 7 运动属性设置选中Band 右击选择菜单项中的AssignBand 115 十二 动态分析 续 在Type栏 选中Rotate选项确认Global Z轴线已选中选中Positive方向在Date栏 输入30deg作为初始位置 这样此同步电机在初始位置时A相轴线对应d轴 116 十二 动态分析 续 在Mechanical栏 输入30