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电机的计算机辅助分析 CAD ComputerAidedDesign 它具有 科学计算 图形处理 数据库三大功能 科学计算 电磁方案分析计算电磁场分析计算电机优化设计 图形处理 进行图形生成和变化 分析绘制零件图和总装配图各种曲线的处理 1电机设计与CAD 电机设计方法 任务 设计方案 常规的计算和作图 费时 费力 2电机CAD系统的组成 一 CAD系统的基本类型 1 计算型 给定设计初始数据 利用分析程序进行计算 或调用综合设计程序和优化设计程序寻找理性的设计方案 2 交互型 主要是利用图形 充分发挥设计者的创造性 3 检索型 库中存有设计好的标准电机 调用即可 二 CAD系统的软件 1 系统软件 DOS系统 UNIX系统 2 应用软件 VB语言编写的 FORTRAN语言编写的电磁计算程序 ANSYS ANSOFT等公司的电磁场计算软件 3 支撑软件 有限元分析及前后处理程序包 优化程序包 几何造型软件 设计绘图系统和绘图软件包 常用CAD软件 三 电机设计时通常的给定数据 额定功率PN 额定电压UN 相数 连接方法 频率 同步转速 四 电机的性能指标 启动电流倍数 启动转矩倍数 最大转矩倍数 过载能力 效率 不同的电磁场分析方法 ElectromagneticAnalysis 泊松方程 磁场能量 麦克斯韦方程的微分形式 电磁感应定律 全电流定律 磁通连续定律 高斯定律 电机的有限元分析方法 有限元分析过程大致如下 1 从所考察的磁场边值问题出发 利用变分原理 把问题化为等价的条件变分问题 即能量泛函的求极值问题 2 将定解区域剖分为一系列子区域 即单元剖分 3 选取分片光滑的插值函数去逼近求解区域内光滑的磁位函数 4 把磁位的插值函数代入能量积分 对变分问题进行离散化处理 得到以n个节点磁位为未知数的n阶线性代数方程组 5 求解线性代数方程组 得到节点磁位的数值近似解 并由此算出各个单元和节点的磁感应强度值 一 剖分 边界条件确定 求解函数选择 1 标量磁位 2 矢量磁位 1 第一类边界条件 2 第二类边界条件 3 周期性边界条件 求解区域确定 电机内稳态磁场的计算 有限元计算步骤 5 设定求解内容 2 建立模型 3 添加材料 4 添加边界条件 设定激励条件 1 选择运算方式 6 求解 7 求解结果后处理 StartFieldSolution RefineMesh 1求解模式确定 稳态电场 磁场有限元计算 瞬态电场 磁场有限元计算 稳态电场 磁场参数的有限元计算 热力场 涡流场 一 确定求解模式 Slover 二 确定求解坐标平面 2建立模型 一 画出电机的结构模型 定子 二 对电机中相同的部分进行分类 定子绕组 转子绕组 永久磁极 转子导条 8极电机 12极电机 3确定各部分材料 4给电机施加边界条件和激励 一 加边界条件 二 加激励 1 加电流激励 稳态计算 参数计算时均加电流激励 2 加电压激励 进行瞬态计算时加电压激励 可以加正弦交流电压 也可以加任意函数电压 如电压可以使位置或速度的函数 可以不考虑集肤效应 也可以考虑集肤效应 3 也可以加外加电路 4 加激励过程中包括对绕组进行设置 若绕组有外加电容或电阻等也可加入 对绕组端环的处理 5确定求解量 一 力 转矩 二 参数 包括自感系数 互感系数的计算 6确定求解条件 自动或手动剖分 求解器选择 求解误差的选择 求解步长的选择 动态计算过程中还要确定其机械参数 包括初速度 质量或转动惯量的设置 阻尼的设置 负载的设置 7求解 一 稳态解 二 瞬态解 8求解结果后处理 一 图形后处理 二 数据后处理 稳态场求解 只能求解电机在恒定电流作用下某瞬时的磁场分布 电磁力 电磁转矩 电机参数 电机磁场分布图 磁通密度波形等 电机稳态连续参数的求解 建模与电机的静态出计算相同 能求解电机在恒定电流作用下不同瞬时的磁场分布 电磁力 电磁转矩 电机参数 与静态计算相比较 实际上是以下计算了电机不同位