INFOLYTICA培训教程.ppt

2008 1 海基科技 1 INFOLYTICA培训教程 2008 1 海基科技 2 MagNet培训内容 用户界面几何建模材料线圈电路边界条件网格划分求解后处理参数化脚本联合仿真ElecNetThermNetOptiNet 2008 1 海基科技 3 用户界面 简介 Infolytica公司的MagNet ElecNet ThermNet都采用同样的windows界面 2008 1 海基科技 4 用户界面 简介 界面的主要组成下拉菜单 提供命令用来建立 求解和分析模型 工具条 常用菜单命令的快捷方式 四个非常有用的管理栏 用来对模型的管理和数据的输入输出 显示区 用来建立模型 显示网格和求解结果 2008 1 海基科技 5 用户界面 简介 右键属性功能 Infolytica右键属性功能非常强大 首先选择对象 然后点右键属性 可以对对象的各种属性参数进行修改设置 2008 1 海基科技 6 用户界面 简介 界面的功能建立或者导入模型赋材料特性加载激励 例如 线圈划分网格通过参数化形成不同的工况加载边界条件 求解模型后处理采用脚本定义自动任务 2008 1 海基科技 7 用户界面 简介 界面用户个性化移动工具条添加 删去工具通过脚本增加菜单 2008 1 海基科技 8 用户界面 工程栏 工程栏 用来管理工程 它包括对象页面 材料页面 线圈页面 工况页面 场图页面以及显示页面 2008 1 海基科技 9 用户界面 工程栏 工程栏采用树形排列以方便管理模型 例如 查看模型如何建立直接隐藏模型中的部件快速找到各种各样的部件 2008 1 海基科技 10 用户界面 工程栏 对象的展开和收拢点击对象左边的 号展开对象点击对象左边的 号收拢对象右键点击页面的名称可以展开或收拢该页面下的所有对象对象名称的更改 2008 1 海基科技 11 用户界面 工程栏 对象页面是工程栏中首要的页面 对象页面的作用 显示整个模型 部件 线圈 边界条件 电路部件 切片 并快速的连接他们的属性 快速选择模型的各个组成成分 例如选择显示区看不到的面用来生成线圈 通过右键属性控制部件是否visible或者是否disable 通过调整部件的排列顺序来决定优先级 可以在边界条件和运动部件对象中快速添加或者删除某些部件 2008 1 海基科技 12 用户界面 工程栏 材料页面是用来管理材料的 工况页面显示参数化模型的不同工况 2008 1 海基科技 13 用户界面 工程栏 显示页面用来控制和设置显示区所显示的图层的 2008 1 海基科技 14 用户界面 工程栏 线圈页面显示模型中建立的线圈和其属性 场图页面显示求解后的场图 2008 1 海基科技 15 用户界面 显示区 显示区是用户建立模型 显示网格和场图的地方 2008 1 海基科技 16 用户界面 显示区 显示区可以包含很多不同的窗口 通过菜单下windows下newwindows新建不同的窗口 每个窗口可以显示不同的内容 2008 1 海基科技 17 用户界面 显示区 通过工程栏显示页面对显示区的图形属性进行设置 在显示页面选择显示区的图层 点右键属性即可修改设置 2008 1 海基科技 18 用户界面 显示区 显示模式 轮廓线模式 2008 1 海基科技 19 用户界面 显示区 显示模式 实体模式 2008 1 海基科技 20 用户界面 显示区 显示模式 初始2D网格 2008 1 海基科技 21 用户界面 显示区 显示模式 初始3D网格 2008 1 海基科技 22 用户界面 显示区 显示模式 求解网格 2008 1 海基科技 23 用户界面 显示区 显示模式 场图 2008 1 海基科技 24 用户界面 显示区 多个窗口 表达不同的内容 2008 1 海基科技 25 用户界面 显示区 通过工程栏显示页面的不同的view对显示区的图层进行控制 2008 1 海基科技 26 用户界面 对象 通过工程栏的对象页面对模型中的各种对象进行操作 具体包括构造线 点 边 面 体 线圈 电路 2008 1 海基科技 27 用户界面 对象 线圈对象 电路对象 2008 1 海基科技 28 用户界面 对象 对象的选取在工程栏中直接选取采用选择工具条支持shift ctrl键同时选择多个对象 2008 1 海基科技 29 用户界面 对象 Infolytica右键属性非常强大 首先需选择对象 然后点右键属性 进行相应参数的设置 2008 1 海基科技 30 用户界面 对象 2008 1 海基科技 31 几何建模 简介 模型可以在MagNet中建立 也可导入模型 模型可以是2D 也可以是3D 为了防止几何和网格错误 准确度要比CAD软件高 在画图时避免采用none的捕捉方式 应采用grid EndpointsorIntersection的捕捉方式 2008 1 海基科技 32 几何建模 简介 采用键盘工具条进行输入画构造面 切面 是建立模型的基础可以采用MagNet建立也可以导入dxf格式的文件 2008 1 海基科技 33 几何建模 简介 曲线平滑度 2008 1 海基科技 34 几何建模 drawing 模型中的部件一般都是将某个切面沿某个方向拉伸生成实体Drawing需要用到的工具画图工具提取构造线工具剪切工具变换工具导入dxf 2008 1 海基科技 35 几何建模 drawing 画图时 可以打开辅助网格 2008 1 海基科技 36 几何建模 drawing 构造切面的移动 2008 1 海基科技 37 几何建模 drawing 构造切面的线的属性构造切面的线只是为了帮助拉伸成实体 它在网格划分 求解中不再参与 可删除 2008 1 海基科技 38 几何建模 drawing 画图之前一定先设置好单位采用直线 圆弧 圆三个工具画图可以采用不同的捕捉方式 2008 1 海基科技 39 几何建模 drawing 剪刀工具变换工具 2008 1 海基科技 40 几何建模 drawing 提取构造线工具 2008 1 海基科技 41 几何建模 drawing 例一打开一个新文档 设定长度单位为厘米 然后另存为stator 设置画图网格Extent x 8 8 y 8 8 Spacing x 1 y 1 并让他可见 可以直接鼠标输入也可采用键盘精确输入 例如 首先画圆 圆心 0 0 半径为4 通过view工具控制圆滑程度 输入直线 3 2 0 3 2 3 继续画直线 在draw菜单下将snap方式变为intersectionpoint 选择交点 下一点为 5 1 继续用键盘输入画线 5 1 6 5 1 采用鼠标画直线 6 1 6 2 5 2 and 5 1 通过裁减工具除掉不要的线段 采用对称影射工具复制生成对称的边 采用旋转复制所有的边 通过裁减工具除掉不要的线段 再画外圆 半径为8 假设我们只要定子的1 4 也就是 45度到45度 那么我们首先将键盘输入工具条上的直角坐标系转化为圆坐标系 然后输入直线 0 0 8 45 0 0 8 45 除去不需要的部分 得到1 4定子边 我们还可以对它进行放大缩小 2008 1 海基科技 42 几何建模 drawing 2008 1 海基科技 43 几何建模 drawing 例二打开一个新文档 设定长度单位为厘米 然后另存为C corewithacoil 打开画图网格 首先画永磁体部分 键盘输入直线 1 1 5 1 1 5 1 1 5 1 1 5 然后用鼠标画铁轭 如下图左图 接着用键盘输入画线圈 如上图右图 对其进行影射复制 画空气包 将模型export保存为dxf格式 可以用autocad打开dxf格式 演示import这个dxf文件 2008 1 海基科技 44 几何建模 drawing 例三打开一个新文档 设定长度单位为毫米 然后另存为Inductionmotor 为了更好的显示圆弧的平滑 首先在view下将Curvesmoothnessangle设置为3 首先画转子 画两个圆Firstcircle Center 54 2 0 Point 54 2 1 2 Secondcircle Center 73 4 0 Point 73 4 2 6 然后选取selectconstructionslicelines arcs工具 选中两个圆的上半部分 然后在Toolsmenu Scripting RunScript下运行脚本CirclesTangents vbs 生成两个圆的切线 删掉下半部分的切线 接着画圆 Center 84 5 0 Point 88 0 画两条线段 Firstline from 75 0 5 to 89 75 0 5 Secondline from 52 0 to 54 0 选中所有的线段 然后点裁减工具 将所有的线段沿交点断开 删掉多余的线段 剩下的如右图 2008 1 海基科技 45 几何建模 drawing 选中所有的线段进行影射复制生成另一半 选中所有的线段 旋转45 7 6 4285714285714285714285714285714 重新选择所有的线段 进行旋转复制 角度改为90 7 12 857142857142857142857142857143 复制6个即可 转子画好后 我们接着画定子 画一条线两个圆 Line from 90 25 1 5 to 92 1 5 Circle Center 94 6 0 Point 94 6 3 3 Circle Center 111 1 0 Point 111 1 5 5 同前面一样 画两圆的切线 选择所有的线段 然后点裁减工具 将所有的线段沿交点断开 删掉多余的线段 生成如下图 2008 1 海基科技 46 几何建模 drawing 选中上面的线段 进行影射复制生成另一半 选择它进行旋转 旋转45 9 5度 重新选择它 进行旋转复制 角度90 9 10度 复制8个即可 画其他部分 RotorInnerarc Center 0 0 Firstpoint 30 0 Secondpoint 0 30 Outerarc Center 0 0 Firstpoint 89 75 0 Secondpoint 0 89 75 StatorInnerarc Center 0 0 Firstpoint 90 25 0 Secondpoint 0 90 25 Outerarc Center 0 0 Firstpoint 140 0 Secondpoint 0 140 Airboxarc withCenter 0 0 Firstpoint 150 0 Secondpoint 0 150 AirgapInnerarc Center 0 0 Firstpoint 89 875 0 Secondpoint 0 89 875 Middlearc Center 0 0 Firstpoint 90 0 Secondpoint 0 90 Outerarc Center 0 0 Firstpoint 90 125 0 Secondpoint 0 90 125 SideedgesHorizontal from 0 0 to 150 0 Vertical from 0 0 to 0 150 2008 1 海基科技 47 几何建模 实体 在模型中 每个实体表现为不同的材料和形状实体采用下列方式建立 三种拉伸方式提取构造线 继续拉伸生成实体选择某个面 继续拉伸生成实体变换导入3D模型 2008 1 海基科技 48 几何建模 实体 隐藏虚线 2008 1 海基科技 49 几何建模 实体 实体的点 线 面 体 通过右键属性可以查看其参数 2008 1 海基科技 50 几何建模 实体 Infolytica中的实体是对下面的两种面进行拉伸生成的构造切片的面实体上的面 2008 1 海基科技 51 几何建模 实体 实体沿三种扫描路径进行拉伸 生成实体的要点 生成实体前首先选择面 坐标系右键属性更改拉伸方式生成实体的选项在生成实体的对话框中有三个选项第一个选项是合并共线的两个构造切面生成一个实体 2008 1 海基科技 52 几何建模 实体 第二个选项是忽略空洞第三个选项移除实体上多余的点 针对一条直线上的多段线段或者同圆心同半径的多条圆弧的情况 可生成多个面 如果采用此项 则合并为一个面 2008 1 海基科技 53 几何建模 实体 直线拉伸 圆弧拉伸 2008 1 海基科技 54 几何建模 实体 例一 直线拉伸 stator mn 2008 1 海基科技 55 几何建模 实体 例二 旋转拉伸 2008 1 海基科技 56 几何建模 实体 例三 实体的修改 将沿x方向拉伸的实体 左图 变薄 右图 四种方法通过修改构造切片面不通过修改构造切片面利用实体上的面做切片 布尔减法 2008 1 海基科技 57 几何建模 实体 方法一 修改构造切片面 2008 1 海基科技 58 几何建模 实体 方法二 不通过构造切片面 2008 1 海基科技 59 几何建模 实体 方法三 利用实体上的面 2008 1 海基科技 60 几何建模 实体 方法四 做切片 与实体做布尔运算 2008 1 海基科技 61 几何建模 实体 例五 3D拉伸画直线如下图 注意坐标 选中左边较小的闭合面 旋转拉伸Center 4 0 Axisvector 0 1 Material Copper 选中生成体的endface 进行平移拉伸 长度为3 Material Copper 选中平移拉伸体的endface 然后点击转变坐标系为局部坐标系 旋转拉伸Center 4 0 Axisvector 0 1 Material Copper 同理生成其它的部分 2008 1 海基科技 62 几何建模 实体 例六 实体的复制注意 当对某实体进行复制时 复制体的坐标在复制的过程中也发生了变化 对实体的拉伸 旋转都是基于他自己的局部坐标系的 情况1 2008 1 海基科技 63 几何建模 实体 情况2 2008 1 海基科技 64 几何建模 实体 例七 通过参数修改模型 2008 1 海基科技 65 几何建模 实体 复合拉伸 2008 1 海基科技 66 复合拉伸 2008 1 海基科技 67 几何建模 实体 生成螺旋线如下 2008 1 海基科技 68 几何建模 实体 例一 2008 1 海基科技 69 几何建模 实体 例二 斜体 斜槽 2008 1 海基科技 70 几何建模 实体 实体的变换 2008 1 海基科技 71 几何建模 实体 已建立好的实体 可对其进行修改 具体方式如下 实体属性的拉伸页面 可改变拉伸长度 2008 1 海基科技 72 几何建模 实体 布尔运算 2008 1 海基科技 73 几何建模 实体 通过对实体上点的位置的修改可通过鼠标 也可通过键盘输入 2008 1 海基科技 74 几何建模 实体 通过实体属性参数页面设置实体开始面和终止面的倾斜角度 2008 1 海基科技 75 几何建模 实体 例 布尔操作 2008 1 海基科技 76 几何建模 实体 2008 1 海基科技 77 几何建模 实体 2008 1 海基科技 78 几何建模 实体 2008 1 海基科技 79 几何建模 实体 2008 1 海基科技 80 几何建模 模型 几乎所有的情况 所有的部件都被空气包包住必须有空气包才能形成合理的求解域当生成空气包时 有时候需采用忽略空洞的方式 主要是为了防止当空气包里面的部件几何尺寸或者位置发生变化时 出现的空旷区域而产生求解错误 2008 1 海基科技 81 几何建模 模型 对于互相交叠的多个实体 其优先级满足两个规则 一个大实体完全包住一个小实体 则小实体的优先级高 在工程栏对象页面的树形排列中 越往下其优先级越高 2008 1 海基科技 82 几何建模 模型 2D模型的所有实体必须采用相同的拉伸方式 直线 圆弧 且其拉伸方向相同 垂直xy面 轴对称模型 平移对称模型 2D模型允许拉伸长度为0 2D模型不能导入sat文件2D模型只剖分所有和面Z 0相交的实体的面 且对其进行求解 2008 1 海基科技 83 几何建模 模型 3D模型没有轴对称和平移对称模型的概念有两种网格剖分方式 ACIS3DSolidModeler ExtrusionSolidModeler 2008 1 海基科技 84 几何建模 导入 导出 现有的模型可以导入到infolytica新模型中 还可以把模型导出 方便其他软件的使用 2008 1 海基科技 85 几何建模 导入 导出 导入连接如果原始模型修改了 那么导入到新模型的对象将自动更新 在导入过程中可以设置连接属性一旦导入后 导入模型和新模型的连接可以通过新模型的导入对象的属性进行设置 2008 1 海基科技 86 材料 简介 Infolytica模型中每个实体都赋予单一的材料 实体的颜色就是材料赋予的 材料为国际单位制 与模型的尺寸单位无关 材料通过工程栏中的材料页面进行管理 2008 1 海基科技 87 材料 简介 赋材料特性的方法有以下几种 实体生成过程中实体的属性实体属性中的参数从材料页面拖拉材料到实体上 2008 1 海基科技 88 材料 简介 材料编辑器用来定义新材料所有的材料都将保存在材料库中根据分析方法 下列的材料属性需要定义磁导率 各向同性 各向异性 损耗曲线电导率 各向同性 各向异性 介电常数 各向同性 各向异性 温度传导率比热质量密度 2008 1 海基科技 89 材料 材料编辑器 新材料通过材料编辑器定义如果新材料与材料库中某个材料相似 可基于该材料进行定义 快捷 2008 1 海基科技 90 材料 材料编辑器 材料编辑器的打开方式 Tools菜单材料页面 自定义材料库右键在生成实体的对话框中 2008 1 海基科技 91 材料 材料库 2008 1 海基科技 92 材料 材料属性 材料的属性 可以在材料库中查看模型中的材料 自定义材料 材料库中的材料 2008 1 海基科技 93 材料 材料属性 各向异性某些材料在不同的方向其特性不一样 则需定义各向异性磁导率 电导率 介电常数可以定义为各向异性永磁材料就是一种各向异性的材料 2008 1 海基科技 94 材料 材料属性 磁导率软磁材料硬磁材料 2008 1 海基科技 95 材料 材料属性 在定义B H曲线时 15 20个点足够了 但应集中在拐点的地方B H曲线确认工具B H曲线处理工具B H曲线扩充工具 2008 1 海基科技 96 材料 材料属性 损耗曲线 2008 1 海基科技 97 材料 材料属性 电导率电导率影响导体的穿透深度 公式如下 线性各向同性 各向异性 非线性电导率的定义 2008 1 海基科技 98 材料 材料属性 介电常数在MagNet中 3D时谐求解器利用介电常数的实部可以得到导体的位移电流线性各向同性 各向异性 非线性介电常数的定义 2008 1 海基科技 99 材料 材料属性 质量密度 2008 1 海基科技 100 材料 例一 2008 1 海基科技 101 材料 例二 2D静态场求解器 2008 1 海基科技 102 材料 例三 当对永磁体进行变换时 其磁化方向跟着做变换 2008 1 海基科技 103 材料 例四 2008 1 海基科技 104 线圈 基本概念 线圈是用户加载电流和电压的导体生成线圈的实体必须是导体且必须有面用来作为线圈的端子一旦线圈生成 在工程栏线圈页面就可以看到 2008 1 海基科技 105 线圈 基本概念 线圈的生成方式 2D线圈可以使用简单线圈但不能采用多端子线圈3D线圈即可以使用简单线圈 也可以使用多端子线圈线圈类型 匝线圈实体线圈电源类型电流源电压源 2008 1 海基科技 106 线圈 2D线圈 2D分析 模型中线圈实体必须要有相同的 统一的拉伸方向线圈方向可以是流入xy平面或者流出xy平面 可以改变 2D线圈的生成 按ctrl选两个实体的多个面 按ctrl选多个实体 2008 1 海基科技 107 线圈 2D线圈 线圈自动连接 两个实体或者多个实体生成一个线圈 实体之间自动连接 还可以改变电流流向 2008 1 海基科技 108 线圈 3D线圈 3D线圈的规则 实体可以是任意类型 sat格式或者magnet建立的 在接触的导体之间必须有一个合适的传导路径线圈路径将包括所有接触的导体线圈或者闭合或者端子在模型边界上 2008 1 海基科技 109 线圈 3D线圈 3D线圈的生成两端子或者更多端子的3D线圈通常采用MakeMulti TerminalCoilcommand 只有一些特殊的情况MakeSimpleCoilcommand才可使用 MakeMulti TerminalCoilcommand的特点 对应于各个端子的实体的面必须存在 且在生成线圈前必须首先选择 如果3D线圈的端子大于2个 它的电源和负载只能在电路中进行定义 2008 1 海基科技 110 线圈 3D线圈 线圈生成方法 2008 1 海基科技 111 线圈 3D线圈 端子对对于N端子 最大端子对数为N 1 每个端子对不能超过1个电源 2008 1 海基科技 112 线圈 3D线圈 当线圈超过一个端子对时 结果表现为每个端子对的 2008 1 海基科技 113 线圈 属性 通过线圈页面设置线圈属性线圈类型和电源类型电源幅值和相位静态场和瞬态场对应瞬时值时谐场对应有效值且考虑相位ACDC 默认的 电源幅值在静态场和瞬态场时为某一特定值 时谐场为有效值 正弦曲线 指数曲线 脉冲曲线 线性分段曲线 2008 1 海基科技 114 线圈 属性 线圈属性查看方式对象页面选中线圈右键属性线圈页面当线圈连接到电路中后 其线圈页面加载的电阻 激励将被忽略 2008 1 海基科技 115 线圈 属性 考虑线圈对称 2008 1 海基科技 116 线圈 电源波形 ACDC 默认的 在静态场和瞬态场为瞬时值 在时谐场为有效值 正弦 V0 直流分量 VA 交流幅值 F 频率 Td 延迟时间 Theta 衰减系数 Phase 初始相位角 2008 1 海基科技 117 线圈 电源波形 指数曲线 V1 初始值 V2 幅值 Td1 上升延迟时间 TAU1 上升时间量 Td2 下降延迟时间 TAU2 下降时间量 2008 1 海基科技 118 线圈 电源波形 脉冲曲线 V1 偏移量 V2 脉冲量 Td 延迟时间 Tr 上升时间 TF 下降时间 PW 脉冲宽度 PER 周期 2008 1 海基科技 119 线圈 电源波形 线性分段曲线 2008 1 海基科技 120 线圈 电源波形 采用电路 电源波形在各个求解器之间的关系 静态场 电流源只能是正弦波形 其幅值Va 但实际上参与求解的是Va sqrt 2 最后结果也是Va sqrt 2 产生的 时谐场 电源必须是正弦的 指定的Va是峰值 对应线圈页面的是有效值 2008 1 海基科技 121 线圈 输出结果 磁链电感如果材料是非线性 电感大小将取决于激励大小电感计算方法 磁链法静态 瞬态非线性公式 静态 瞬态线性公式 时谐场公式能量法静态 瞬态非线性公式 静态 瞬态线性公式时谐场公式 2008 1 海基科技 122 线圈 输出结果 电阻静态求解时 得到直流电阻 通过Resistance脚本工具计算 时谐求解时 得到交流电阻 考虑了集肤效应 计算方法如下 能量损失法 阻抗 瞬态求解时 电阻是瞬态的 考虑了集肤效应 采用能量损失法计算 2008 1 海基科技 123 线圈 例一 对称线圈 2008 1 海基科技 124 线圈 例二 2D线圈 可选择面 也可选择体 2008 1 海基科技 125 线圈 例三 2008 1 海基科技 126 线圈 例四 3D线圈 选择紧挨这的不同实体的两个面 2008 1 海基科技 127 线圈 例五 四端子线圈 3D时谐求解器 2008 1 海基科技 128 线圈 例六 线圈输出参数电感计算 方法一 自感 L1 4N1f11 I1 4 54 6 2 109 2H 模型为1 4模型 所以需乘以4 互感 M 4N2f21 I1 4 27 3 2 54 6H 模型为1 4模型 所以需乘以4 电感计算 方法二 自感 L1 4 2W I12 4 2 54 6 4 109 2H 模型为1 4模型 所以需乘以4 2008 1 海基科技 129 电路 简介 当线圈的电压或者电流不能直接得到时 需采用外加电路 采用外加电路可以建立复杂的电路模型 2008 1 海基科技 130 电路 简介 电路必须符合基尔霍夫定律当线圈在电路窗口中连接后 在线圈页面定义的串联阻抗和电源参数将被忽略 2D中 电路中的线圈要么都是匝线圈 要么都是实体线圈 两种类型的线圈不能连接 2008 1 海基科技 131 电路 菜单和工具条 菜单 用来打开电路窗口或者新建电路 添加电路元件 调整电路图 2008 1 海基科技 132 电路 菜单和工具条 2008 1 海基科技 133 电路 电路窗口 电路窗口如下图 左边为未在电路中采用的线圈 右边为电路图电路元件的调节 2008 1 海基科技 134 电路 电路元件 2008 1 海基科技 135 电路 子电路 经常使用的电路可以保存为子电路 在新模型中可以导入该子电路 而不需重新建立一旦导入子电路 其形式如下图 2008 1 海基科技 136 电路 子电路 子电路的生成 一个电路可以通过保存为单独的文件而转化为子电路 它包含电路元件 如果电路包含线圈则也包含线圈实体 原始电路中没有连接的端子将作为子电路的端子 如果原始电路中所有的端子都连接了 可以创造端子作为子电路的端子 子电路元件的参数都可以修改 但是元件不能删除添加 2008 1 海基科技 137 电路 子电路 闭合子电路 不能在新模型电路中参与连接 可以编辑其参数 2008 1 海基科技 138 边界条件 简介 边界条件和偏微分方程一块形成一个可以求解的边值问题 边界条件的对象 当对一个面加载边界条件后 在对象页面就可以看到这个边界条件展开这个边界条件对象 可以看到相关的面边界条件的加载 2008 1 海基科技 139 边界条件 简介 边界条件的删除边界条件的属性页面 2008 1 海基科技 140 边界条件 简介 2008 1 海基科技 141 边界条件 一元约束 磁力线平行边界条件 默认的 2008 1 海基科技 142 边界条件 一元约束 垂直边界条件 2008 1 海基科技 143 边界条件 一元约束 表面阻抗边界条件电流频率越高 导体趋肤效应越明显 导体的电流穿透深度越低 当导体电流的穿透深度相对导体截面积很小时 就可以加载表面阻抗边界条件 及导体内部不参与计算 它适应的范围 a 理想电导体PEC PerfectElectricConductor 特点 电流穿透深度为0 表面阻抗为0 b 加载导体表面 仅适合3D时谐场分析 定义方法 首先选中实体表面 加载即可 如下图 一是magnet自己按照公式计算 二是自己定义表面电阻和表面电抗 实际考虑 只能加载在各向同性磁导率实体的表面 可以加载在实体线圈表面 例如感应加热装置的线圈 因为表面阻抗边界条件是简化的边界条件 所以导体内部不参与计算 不能提供内部值 2008 1 海基科技 144 边界条件 一元约束 薄壁边界条件薄的电磁屏蔽实体可以通过薄壁边界条件建立 他不需要建立真实的屏蔽实体 因为实体比较薄 那需要非常细小的网格 边界条件的加载 需要指定薄壁的材料和厚度 加载薄壁边界条件的要求 a 只能用于3D求解 加载在3D实体的表面 b 只能加在空气实体的表面 某些情况下只能另建一个空气实体 c 薄壁边界条件中的薄壁厚度越低 求解越精确 2008 1 海基科技 145 边界条件 二元约束 当模型和场量在一定间隔下重复 可以只对重复部分进行计算 节约计算时间和资源 在这种情况下 我们需要加载对称边界条件 左图为全模型 其结构以180度重复 可以建立一般模型 加载合适的对称边界条件 如右图 二元 对称 约束就是表达模型场的主面和从面之间的关系 2008 1 海基科技 146 边界条件 二元约束 二元边界条件的定义 首先选择主面 然后点击对称边界条件 设置和从面之间的转换关系 二元约束一般加载在包住模型的空气包的外表面上 主面和从面必须一样 模型中所有的二元约束只能有一种转换方式 奇对称边界条件的主面和从面不能共线 如果共线 需挖一个洞使其不共线 2008 1 海基科技 147 边界条件 二元约束 当模型的结构 材料 激励以一定的周期重复时 该模型就是对称模型 如下图模型的周期性根据以下确定 旋转 平移 奇对称 偶对称 2008 1 海基科技 148 边界条件 二元约束 2008 1 海基科技 149 边界条件 二元约束 如果模型由于参数化而发生转移 则模型部分暴露在模型外面 因此在将要暴露在外面的面也要加载对称边界条件 2008 1 海基科技 150 边界条件 二元约束 空气包对于开放模型及磁路是开放的 则空气包应为模型的4 5倍 对于磁路闭合的模型 空气包大于模型10 即可 2008 1 海基科技 151 边界条件 例一 2008 1 海基科技 152 边界条件 例二 2008 1 海基科技 153 边界条件 例三 2008 1 海基科技 154 划分网格 简介 计算空间的离散化就是划分网格 每一个网格代表一个未知系数的多项式 减小网格尺寸可提高求解精度 2008 1 海基科技 155 划分网格 简介 当磁场变化明显的地方需要加密网格3个网格剖分器 2D网格剖分器 三角形 3D实体模型剖分器 四面体 默认 功能强大但耗资源 3D拉伸剖分器 四面体 不耗资源但限制过多 2008 1 海基科技 156 划分网格 简介 可以通过初始网格和求解网格查看网格 通过项目栏中的view设置网格显示属性 2008 1 海基科技 157 划分网格 手动网格划分 手动网格剖分工具条 2008 1 海基科技 158 划分网格 手动网格划分 最大网格尺寸控制可以控制面 体可以控制整个模型 也可控制单个部件 2008 1 海基科技 159 划分网格 手动网格划分 曲率 CRR 定义曲面离散精度 d h CRR 默认是0 1 最大是0 5 2008 1 海基科技 160 划分网格 手动网格划分 剖分层技术 只能3D 电流穿透深度模拟 集肤效应 薄的实体 运动问题的气隙remesh区域 2008 1 海基科技 161 划分网格 手动网格划分 网格加密的间接手段通过将实体的边进行分段 2008 1 海基科技 162 划分网格 自动网格划分 自动网格剖分H自适应 网格加密自适应 P自适应 求解阶次自适应 只能3D HP自适应 只能3D 2008 1 海基科技 163 划分网格 自动网格划分 设置模型某一部分网格自适应时 须在top参数中设置AdaptionIsDisabledparametertoYes 对需要自适应网格的部分的参数中设置AdaptionIsDisabledtoNo 求解前优化网格 2008 1 海基科技 164 划分网格 2D网格 2D网格为三角形单元2D网格剖分只剖分z 0的面部件必须是相同的拉伸方式 如果不是 按树形排列中最上的拉伸方式为基准 2008 1 海基科技 165 划分网格 2D网格 2D网格剖分 手动 自动可以在TextOutputbar或者菜单help下viewmeshlog查看网格信息检查网格错误的方法 逐步disable模型中的部件及划分网格如果部件拉伸方式不一致或者没有和z 0面相交 则不能参与2D网格剖分 2008 1 海基科技 166 划分网格 3D网格 3D网格单元为四面体3D剖分方式有两种 3DSolidModelerMeshGenerator default 实体可以是任意拉伸方向可以剖分导入的3D模型可以剖分相叠的实体3DExtrusionMeshGenerator fasterandlessresourceintensivebuthasmorelimitations 2008 1 海基科技 167 划分网格 3D网格 3D剖分 控制实体边的节点数最大网格尺寸 曲率等剖分层 2008 1 海基科技 168 划分网格 运动网格 Remesh区 包住运动部件的空气包将形成remesh区 及定子部分和转子部分网格不变 每一个时步只剖分remesh区 2008 1 海基科技 169 划分网格 运动网格 运动网格剖分类型 运动体完全在remesh区中 左图 运动体完全在remesh中 但是运动体的某些面和remesh区域的某些面重合了 此时运动体的这些重合的面必须在模型的外边界上 中图 模型一部分固定 另一部分以交界面运动 此时 交界面两边都是remesh区域 一部分属于定子 另一部分属于运动体 右图 2008 1 海基科技 170 划分网格 例一 手动剖分网格 2008 1 海基科技 171 划分网格 例二 自动网格剖分 2008 1 海基科技 172 求解 基本原理 建模步骤 选择维数 2D 3D考虑对称性平移拉伸 2D大多模型可以采用平移拉伸 例如叠片 此时忽略了端部旋转拉伸 2D轴对称模型考虑周期性 2008 1 海基科技 173 求解 基本原理 精确度考虑误差产生的原因空间的有限离散 有限的单元不能表现弯曲边界或连续变化的场 基于函数近似值的多项式不能用在网格上完美表达任意空间变化的场通过改进迭代来评估精确度精确度可以通过下列方法设置 输入参数的精确性 几何模型 材料属性 激励波形网格 更小的网格将减小空间离散的误差时间步长的细化 瞬态分析 求解器选项外部边界条件 增大空气包 2008 1 海基科技 174 求解 基本原理 误差的显示通过自适应功能改进 2008 1 海基科技 175 求解 基本原理 CG迭代算法采用共轭梯度算法求解线性矩阵S x b该方法也是迭代 在求解过程可以显示迭代过程如果是非线性模型 首先使用外环的牛顿算法使其线性化CG精度设置 2008 1 海基科技 176 求解 基本原理 非线性迭代算法当模型中有非线性材料或者电路元件 例如二极管 系统方程就变成了非线性S x S x x b 才采用CG算法前先采用非线性算法使其线性化 非线性迭代过程的显示非线性迭代算法设置材料类型 时谐场默认为线性 其他场默认为非线性 线性化方法 牛顿 连续迭代 2008 1 海基科技 177 求解 基本原理 两种线性化方法 a 牛顿 默认 二次收敛 在非线性程度高的情况下不容易收敛 b 连续迭代 仅用于3D 更容易收敛 但容易误收敛 因此需要设置更小的公差 求解阶次 可以在求解选项中设置阶次 也可以单独设置实体的求解阶次 仅3D 2D模型 阶次有1 2 3 4 4阶将导致每个三角形单元上有15个节点 默认阶次 平移对称模型为1阶 轴对称模型为2阶 3D模型 阶次有1 2 3阶 可单独设置各个实体的阶次 2008 1 海基科技 178 求解 基本原理 2D分析模型可以为平移对称模型 上边 或者是轴对称模型 下边 2D求解时 模型拉伸方式必须一致 拉伸长度为0的模型也能求解 求解结果直线拉伸的拉伸长度按1m计算 轴对称模型按360度计算 2D模型中 有下列条件必须满足否则需要用3D求解 a 电流方向必须垂直xy平面 b 其他的场量也必须在xy平面 比如实体模型 永磁体等 两个接触的导体视为绝缘的 2008 1 海基科技 179 求解 基本原理 3D分析如果2D模型拉伸长度大于0 就可以采用3D求解 3D仿真有力的模拟端部效应 但不是所有的问题采用3D求解是必要的 2D和3D的不同 2008 1 海基科技 180 求解 求解器 基本概念Magnet关注低频电磁场问题 包括由于频率或者运动产生的感应电流问题 可以计算所有的低频问题 电机 螺旋管 扬声器 变压器 传感器 录音磁头 可以采用2D或3D求解器 求解器还分为 静态场 时谐场 瞬态场 瞬态运动场 当考虑选择求解器时 导体电流穿透深度是一个很重要的因数 当相对导体的尺寸 穿透深度非常大或者非常小时 即便在时间变化的情况下 采用静态求解器也是足够的 2008 1 海基科技 181 求解 求解器 静态场求解器计算直流电流激励下的电磁场分布 涡流不能考虑 建模特点 a 磁性材料可以是硬磁也可以是软磁 可以是线性也可以是非线性 b 线圈电流可以通过任意导体材料包括磁性材料 c 线圈不能是电压驱动 d 实体线圈中的不均匀电流密度可以计算出来 如果模型不能求解 a 首先模型必须在空气包中 b 检查网格错误 c 如果采用电路 检查电路是否合理 符合霍尔基夫定理 d 如果模型采用参数化 检查对称边界条件是否正确 有些问题不符合规则造成错误 如果求解不收敛 a 检查CG收敛 b 检查牛顿收敛 如果求解结果不是预想的 a 检查是不是模型错误 b 检查是否线圈错误 3D线圈要么闭合要么端子在边界上 c 对称方面的原因 对称边界条件是否正确 当采用几分之一线圈时 需对线圈属性做适当修改 计算整个模型参数时需包括未建模的部分 d 如果采用电路了 检查波形是否正确 e 如果求解精度不够 加密网格 提高精度 求解阶次 2008 1 海基科技 182 求解 求解器 时谐场求解器计算单一频率下的磁场 能计算由于感应电流而导致的相位差 默认为线性求解 但可以设置为非线性求解 模型特点 a 材料 材料可以是导电或者导磁 导电材料可以是各向异性或者各向同性 没有永磁体 b 线圈 实体或者匝线圈 电流或者电压驱动 求解频率在求解选项中设置 线圈页面设置的是有效值 场图和后处理中显示的是有效值和相位 线圈页面设置的相位为余弦关系 后处理显示的也是余弦相位 如果模型不能求解 a 必须被空气包围 b 查看网格 c 如果使用电路 查看是否合理 d 如果模型采用参数化 检查对称边界条件是否正确 有些问题不符合规则造成错误 如果求解不能收敛 如果求解不收敛 a 检查CG收敛 b 检查牛顿收敛 如果求解结果不是预想的 a 检查是不是模型错误 b 检查是否线圈错误 3D线圈要么闭合要么端子在边界上 c 时谐场求解不允许含有永磁体 d 时谐求解默认采用线性 查看是否非线性 e 属于对称方面的原因 对称边界条件是否正确 当采用几分之一线圈时 需对线圈属性做适当修改 计算整个模型参数时需包括未建模的部分 f 如果采用电路了 检查波形是否正确 g 如果求解精度不够 加密网格 提高精度 求解阶次 2008 1 海基科技 183 求解 求解器 瞬态求解器模型特点 a 材料 材料可以是导电或者导磁 导电材料可以是各向同性或者各向异性 导磁材料可以是线性或者非线性 允许模型中有永磁体 b 线圈 实体或者匝线圈 电流或者电压驱动 电源波形可以使任意波形 求解特点 a 启动瞬时 电压驱动线圈时间常数越长 启动时间越长 SourcesOnAtTransientStart参数 设置为No 默认 电源大小就是从0开始 左图 设置为Yes电源大小就是按实际起始值开始 右图 b 瞬态求解选项 设置起至时间 终止时间 时间步长 模型不能求解和收敛的方法同上 如果求解结果不是预想的 a 检查模型是否正确 b 检查时间步长是否足够小 c 注意启动瞬时作用即SourcesOnAtTransientStart参数 d 检查线圈是否正确 例如3D线圈要么闭合要么端子在边界上 e 属于对称方面的原因 对称边界条件是否正确 当采用几分之一线圈时 需对线圈属性做适当修改 计算整个模型参数时需包括未建模的部分 f 如果采用电路了 检查波形是否正确 g 如果求解精度不够 加密网格 提高精度 求解阶次 2008 1 海基科技 184 求解 求解器 瞬态运动场求解器运动体 a 可以考虑机械效应 例如摩擦系数等等 b 运动体的设置 删去 c 运动体的位移可以定义成直线距离或者角度距离 d 运动方式可以是旋转或者直线运动 e 驱动方式 速度驱动 用户自定义速度 负载驱动 运动由求解运动方程决定 可以指定外加负载 缓冲器可以用来限制运动 还可以考虑弹簧系数 多自由度 a 多自由即运动体即在平移运动的同时还可以做旋转运动 b 定义方法 首先选中实体 生成一个运动体motion 1 然后在项目栏对象页面中选中运动体motion 1 接着生成另一个运动体 以下类似 当把固定部件和运动部件之间的空气隙分为两层 划归运动部件的空气也应包含在运动体中 重力加速度的考虑 在参数GravitationalAcceleration 例如 0 9 8 0 2008 1 海基科技 185 求解 求解器 换向器 a 电路中的电压或者电流有时候取决于运动体的位置 b 可以采用换向器 c 用户可以定义换向器的片数和电刷 位置开关 后处理 a 电磁转矩 电磁力 b 负载转矩 负载力 c 净转矩 力 电磁转矩减去负载转矩的值 导致运动体加速的原因 d 位移 速度 加速度 e 质量 f 重心和转动惯量 仅对旋转运动体 2008 1 海基科技 186 后处理 简介 后处理的功能 2D和3D场图的显示及采样求解网格的显示动画生成全局量的报告和曲线图通过脚本自定义后处理任务报告生成方式图片动画图表 2008 1 海基科技 187 后处理 局部量 场图的显示2D xy平面3D 实体或者切片 2008 1 海基科技 188 后处理 局部量 动画 2008 1 海基科技 189 后处理 局部量 2008 1 海基科技 190 后处理 局部量 切片 2008 1 海基科技 191 后处理 局部量 等位线图 2008 1 海基科技 192 后处理 局部量 云图 2008 1 海基科技 193 后处理 局部量 矢量图 2008 1 海基科技 194 后处理 局部量 场图采样 采样某点 2008 1 海基科技 195 后处理 局部量 场图采样 采样某线段 2008 1 海基科技 196 后处理 局部量 场图采样 场图采样器 2008 1 海基科技 197 后处理 全局量 能量能量守恒Pinput Ploss Pmech Pmag Pinput VI Ploss POhm Piron Pmech F v linearmotioncase orT w rotationalmotioncase Pmag dEmag dt storedmagneticenergyEmag在后处理栏中显示 因为有了BH非线性这个曲线 电流和磁通之间的关系就不是线性的了 能量也就有了energy和co energy 共能 的区别 只有线性材料的时候他们相等 2008 1 海基科技 198 后处理 全局量 力计算力的三种方法 洛仑兹法 麦克斯韦张量法 虚功法如果采用不同的方法计算的结果大不相同 就表示模型计算结果不够准确 2008 1 海基科技 199 后处理 全局量 转矩转矩T0是相对于全局坐标原点计算的 其他任意位置r的转矩是通过T T0 r F 可以通过输入转矩中心的坐标来计算转矩 只计算当前部分模型的转矩 整个模型的转矩需进行处理 2008 1 海基科技 200 后处理 例一 局部量 2008 1 海基科技 201 后处理 2008 1 海基科技 202 后处理 例二 全局量 2008 1 海基科技 203 参数化 参数化模型对一个模型做一系列的数字仿真 可以对模型任何参数进行参数化 例如 几何模型 材料 网格设置等