MagNet操作说明TEAM21B

1、1MagNet软件操作说明.、八、-刖言本说明文件以TEAM 21B问题为例，介绍 MagNet软件的基本操作步骤。对一个项目的分析包括以下步骤。编辑和|建立几设置线设置边设置剖求解后处理设定材何模型圈和电.界条件 分网格 _料路连接参数目录1. MagNet界面介绍 .22. TEAM21B 问题介绍 .43. 定义新材料 .54建模.75.建立线圈 .116设置边界条件和网格参数 .147求解.17&后处理 .199.电磁和热耦合仿真 .2320 “田申V 目*田H Y 田-由卫for Kely, press Pl壯H/X11.C0GB2C： K/AJ1 pretext Ki frit1.

2、 MagNet界面介绍安装 MagNet和相应的 License后，可以运行 MagNet。在 Windows系统中，点击开始一 程序一MagNetMagNet启动MagNet。其主要的界面如下。M嘟沁-BLDC_Etati.CL1 PC2Coil FEECoil FASCoilCoil PBLCoil FA：Not QEi#lX；筈 b OKrotar_En4ratar fritrotar_fl3rotor FHLrotar_3JL*itFotor 诃r ptgA AI r 驴p5 tift3Upr_PB1_L*s*Yor_FAl_milautor Air_：vt a t a c 蚀sl-t

3、totr cjI审-Ar7C41Xr.8口 mrfjoD莎启眉 Of I*址吟Hdel Boundary Csrcnfr SDIV10 2D 3040.“”.i. .r .0 S! !SFlwn | Ficd | View |JII III & zirjj|闿屉屉|&5lll阳刘 MaiPial CoilH aAlt - ?JJiT_Etttt| Milfcmtfleii田田田甬田用却用田田也田*|31-y:0 aUt/r.PM.LJi1F F31）下拉式菜单File :新建、打开、保存文档，输入、输出模型、动画等Edit: Undo、Redo,拷贝，粘贴，删除。各种类型的选择功能等。Draw

4、 :光标方式，画直线、圆弧、圆等，移动、旋转、镜像等，布尔操作等Model :生成实体，对实体进行操作，生成线圈，运动部件等等。Boundary :各种边界调节，表面阻抗，簿壁特征等Circuit :打开电路窗口，设置电阻、电感、电容、开关、换向器等电路元件，进行连接、移动、对齐等。Solve :选择求解器，设定求解参数、时间步长等。View :各种视图选项和设定，光栅网格等。Tools :动画、脚本工具，场量探针，各种工具条的显示与关闭，键盘、后处理的打开和关闭操作等。Window :窗口操作等。Help :多个帮助文件，对应相关操作的日志文件等。2)边界条件：磁力线平行(默认) ，磁力线垂

5、直，奇对称，偶对称等边界条件的设定3)脚本，运行或记录脚本， VBS 格式的文件4)直线、圆弧网格剖分分段设定工具5)模型视图旋转调节6)模型视图角度调节7)对构造线和实体的移动、复制、旋转、径向等操作8)电子元件，用在电路窗口中9)电子元件的排列10)项目操作窗口Object :对文件中的元件，线圈，电路等设定操作Material ：定义，编辑材料库Coil :对线圈定义，电压电流激励，匝数，导体截面积等。Problem :求解问题列表Field :显示求解后的各种场量，生成动画等View :各种视图参数11)选取工具，选择构造线，构造面，实体线，实体面，实体等。12)画线、圆弧、圆等构造线

6、的工具13)生成实体工具，拉伸，旋转，多段扫描等方式生成 3D 实体。14)模型及结果显示窗口15)电路图窗口，在必要情况下，要对电路进行适当外电路连接。416)键盘输入坐标窗口另外，后处理窗口可以通过Tools - Post Processing Bar打开，显示求解模型的储能、磁链、电压、电流、运动等数值。5B要求计算两个励磁2. TEAM 21B问题介绍TEAM21问题主要描述磁性或非磁性钢板中的杂散损耗和磁场分布问题。其中模型线圈的激励磁场（方向相反）在一块钢板（A3 ）中的损耗。模型尺寸如下:其中A3钢板的电导率为6.484X 106 S/m,非线性的磁化曲线和磁滞损耗曲线如下表所示

7、。印H (A m)B(T)H(A-mJiwL(W.k)0.1)491150.021 4勒II S6U.101U.101171onI.SOf)250612 Ktl0.150皿i)24i)241.550320113.770.200214041J .60044 JOI4.(80 2092450.821.63955 0Q15.280309274LS21.670时E E15 730 499JI百L SS1.701792616220 6()1鮎g2 51172 y25116 K44051211.760107217.320.8014613.98J .7811193017.5)0 39952 S4.821.8

8、001310617.571 0016165.771.8301414 WW17.75I oou血6.S |1.85016： )017.7212001200XQK8,01l.75INIII C17雌1 SOO11544.391.9001妁4117.851.40L16061099线圈参数：300匝，导体截面积13.4mm2，励磁电流10A (50Hz , rms),电导率5.7143X 107s/m。原文参考：http:/pumag.co.uk/problems/P21familydefi nitio n(20051008).pdfExciting coilMagnetic 4cel6Fl3.定义新

9、材料MagNet自带多种材料。如果需要输入新的材料，可以在 Material页面下右键点击 UserDefinedMaterials , 选择New User Material，然后根据向导，设定电，磁，损耗，热等特性。特性基于温度，可以输入多个数据 或多条曲线。如铁心损耗，可以输入50Hz和60Hz曲线。根 据向导，可以设定 B模型提供的A3_TEAM21钢板材料和Copper: TEAM21铜材料。模型中所用到的材料会单独显示在ModelMaterials中。如果模型中的新材料是在别的计算机上建立，在本计算机上打开模型时， 该材料会以？标出。鼠标左键点中该材料， 直接拖到UserDefin

10、edMaterials中成为自 己的材料库中的成员。如果模型中的某材料和已有材料的参数不一致，会以工标出，此时在ModelMaterialsMaterialMaterial | | Icoil| Problem | Field | View1ObjectNew User tlaterial.ModelMater ials也旦迦HF 亍?20Nn23Al,30RGH120 PropertiesM.7中右键点击该材料，选择Update Model Material，即可以把 ModelMaterials 中的相应材料属性更新为UserDefinedMaterials 中的同名材料。80 Coppe

11、r： TIAM21UjtrDtfimdNu+ri- 20Mn23Al河屈Al* 30RGH120 TEEA30ZH120J.nitial 50W600A3 Steel A3_TEAM2tI Rotor Bar Resistivi tyA!_l上一模型自带的材料特性是不能更改的。但是在生成新材料时，可以选中某已有材料，拷贝所有的特性到新 材料中。GeneralSpecify thethe descripticm text, tha categories it belongs to, and the displ&y color for themateri1. Speciy an existitig

12、 mater 1 al whose property is uedL as. the defaults.Narne: |copy demodisplay color：厂 TrarrspaentDescription:Categories:OX t 4Defaults basedRotor Bar Resistivity Q- Ld-wFrequencyMaterislwAIRA12 : Alni CQ_2Alnico57Alnico_5Alnieo-5Alnico_6Alfiico-8-c iMLnicQ_8e Alnico=9View Defaults.材料库列出了所有可以应用到模型中的材料

13、。当用户在某个部件中使用某一个材料时，该材料的备份会保存在部件中，使得部件的描述更完整。因此，将单独一个部件的文件发送给相关同事时，不需要将整个材料库发送给对方。ModelMateri ：als A3 TEAMS tLd*Fr quthcyM tUri 13AIRAI2 Alni -AL51: Almco-5-TAU5 Alnico-5 AL5E: Alm c o=-5eALB Alnico-6ALBC: Alnkca-B-cObject Matswl | Coi | hcblem | FieltjJj,下一步辺9tew Tools Window Help申4 G舟仍|牙严|4初4申Objec

14、t | Material | Coil | Problem | Field | ViewTEAIH21B_s t&pl. mnsi1翅900-800700-600馳 Q-400-3004建模Step 1画构造线根据模型的对称性，只建立 1/4模型即可。启动MagNet，在Object下点中文件名（即项目名），右键属性，在 Un its页面下，设定单位为毫米，毫秒，赫兹，摄氏度。保存文件，例如保存为TEAM21B_step1.mn。*.mn为MagNet可以识别的文件后缀，此文件可以在 ElecNet和ThermNet中打开，即模型在Infolytica系列软件中是通用的。MagNet - Vi

15、ew 1Edit Draw Model Boundary CircuitIII 巨 l：l 1-11P |JE1 超咽咽炯 | 口 疗 |役 在View页面下可以设定曲线的显示方式，例如可以设定一度为一段显示。Obieci | Matend Coil Problsm | FieldE TEAM21B_s tepl.mnIE1- View 1ViewAnnotation.T电armin创1务 esh Attrib Wireframe H Solid Mcaa Boundary 310在右侧建模窗口中画构造线，构造线是画在构造面上（Construction Slice）,默认的构造面是 XY 平面

16、,它是可以移动到任意位置或任意平面上。根据B模型的尺寸，应用线和圆弧工具，画出如图所示的构造线。实际坐标是通过键盘输入窗口（Keyboard In put Bar ）输入的，或在窗口中用鼠标输入。Keyboard In put Bar在Tools下可以打开。如画一条从（3，0）至U（ 7，8）的线段，先点击 add Line,再在Keyboard In put Bar里面输入起点（3, 0）,回车，再输入（7, 8）,回车，即得到该线段。如果连续如此输入，则得到首尾连接的多条线段。可以在View菜单下打开或关闭光栅（Construction Grid ）。通过Set Construction

17、Grid可以设定光栅尺寸。在Draw菜单下，可以设定 Snap Modes。构造线也可以以dxf格式从外部导入，通过File菜单中的Import实现。导入前先要对模型设定相应的单位。然后再经过拉伸、旋转等生成3D实体。Step 2,生成实体采用其他 CAD软件建立的 2D/3D模型可以方便地与MagNet接口。可导入/导出的文件类型包括：AutoCAD, SAT, CATIA, PRO/E, IGES, STEP, INVENTOR 等。模型也可以直接在 MagNet里面建立。基于 Raster Graphics技术，通过画线，圆弧，圆或它们的组合，生 成封闭区域，再对这个封闭区域做拉伸，旋转

18、等来生成实体。2D作图是在Construction Slice上完成的，默认的Construction Slice是XY平面。当然这个Construction Slice可以移动到3D空间的任何地方， 再作图和生成 实体。用Select Construction Slice Surfaces ”选择线圈构造线所圈起的区域，生成名为Upper Coil的线圈。弹出对话框，设定参数，如拉伸距离，选择材料，定义实体的名字等。11用同样的方法可以生成拉伸长度为260mm，材料为A3_TEAM21的钢板steel plate。接下来建立空气包。建立两个，便于设定网格等。必须注意的是，在生成空气包时，可以

19、先删除钢板和线圈的构造线。这样可以选择到所有区域。同时选中Ignore holes。这样当内部实体移动时，移过的部分会自动被空气填充。F ino匸:KJs-L變M3MM削卜翠气/血盅心G0AT展12Bnn田 Uppw Coal 田 / 51441 plH 电 Z X AirBoxEijEirboxCancel根据B模型尺寸，Upper Coil与中心面（XY平面）的距离是12mm，因此沿Z轴移动此实体12mm。籠逸包q囹4厲|4许|4扌已F少旦L|rn -M删除所有的构造线，完整的模型如下图。支hft世dwr |!PrOr12l|Milmelers*J厂 虫宿 lh&情呂 曲丹 疽the we

20、leel诂nP .cyiritfafe the Shifr vectcc on Apdp口 F I 山用卽13Object | Material | Coi| Probtem | Field Viewc c c c C C . . i i ：I I ：I:I: .兴僅 X :|:|:I I：I I - -:I I .田E:E:/5.建立线圈Step 3,生成线圈线圈是建立在导电实体(Upper Coil )基础上的，可以生成匝线圈(Stranded)或固体线圈(Solid )。先选择Upper Coil的Face#3和Face#9,点击 Model菜单中的 make simple coil，生

21、成线圈 Coil # 1。在两个端面上 显示电流的假定流入流出方向。当然，这个方向可以更改。 Face(8r：- Face#9 M Facet!0 iZ Faefttll M Fuc12 Face#13 “、Face#14stel plate AirBxBi gAirbxCoilil接下来在Coil页面下设定线圈的属性，如匝数，电流或电压激励，是否把线圈放在电路中等。导体截面 积在参数页面下设定(StrandArea)，注意单位是平方米。B- TEAMSlB_Etep3. Hit 0 * Upper CDJISl*rt Fact)6 e -H- 6 c c c C14TAIObject | M

22、aterial Coil | Problem Field | View s TEAM21B_st*p3 mn由卑Coil*l+ T1i- 4* T2 Uppsr Coil, Fice#3 Upsr Coil, Fa. 鞘 StrwdadW 300 TurnsAEDC乜 CurrentDiri*E：a- 10 A rmsN 0 degCail#l Propertiesai】 Attribute? j| Pwatr ffam e: ICoilSlPUcemein厂 Placed in circuitTyi*Stranded耳llo. of Turns300Turn(s)Waveform臣 Lfce

23、 a simple ACOC sourceSoui ceCurrent DrivenzllCui I eivt pei Tui n (10,0)(A rms, d 迦Ter niin Jil 1T1Upper Coil,Face#3TerminJil 27Lper Coil,Fece#9Coil Side 1Lipper Coi,Faceif3 Upper Coil .face #9Reverse Direction二|MaterialCoilProblem FieldViswltel*lltel*lTlTl7272IBSIBS一3+T3+T 鮒w w卍上2 2 I IAfllAfll_ _a

24、 a:r:r “11卜f f “！“E ET T& &300 TUTILEACDC CmrrentDriven10 A rms0 degCoil#1 PropertiesCancelCoil Attributes | Waveform ParametersClose ICancel把所有的线圈都定义好后，如有必要外接驱动电路，可以打开Circuit New Circuit Window，在电路15-;切 l16T1T1T1CcllP01Cll P1Cil_P.fi212- - - *A/W吕曲.DiJ窗口建立设备的驱动电路，并将电路与所分析的模型相连。本模型不需要外接电路。Tocilf 肛 a

25、iotf IkLpzx|L l-Hk feTS S：X X序丘I I用倉吐;HlHl勺13已卄皿乙併士少-* 0 u ipi联皿li_i :1Coll_PC2* |r vfhv ilkxE： H/A:;:Zc B/AJlei - Ci .itJSft| bli=E| IkiJM擔倾 .魏 iicmbft Fh. 0 ,14 L3：53Enler二|MiEmgiecT17ObjectMaterialCoil | Ploblem FeldView |CloseCancel6.设定边界条件和网格参数Step 4边界条件和网格设定边界条件定义了在边界和未求解区域的场分布情况。默认的一元边界条件是磁力线

26、平行于边界。对于部分建模的电机，比如只求解一个极或两个极，则要定义二元边界条件：奇对称(Odd Periodic Boundary )或偶对称(Even Periodic Boundary )边界条件。本模型所有的边界都是磁力线平行于边界面，因此是默认的边界条件，可以不显示设定。为提高求解精度和速度，对不同的实体和表面，可以设定不同的网格大小。另外还可以设定直线，圆弧 分段来控制网格数，或者设定曲率大小来控制网格数。除了设定网格大小外，在网格求解阶次上，不同元件也可以不同，如钢板设为3阶求解，其它设为 2阶求解。点击steel plate，右键属性，设定求解阶次(Polynomial orde

27、r)为3阶。在Mesh页面下，设定最大网格S Bi gAirbox 亩 * Coiltlsteel plate PropertiesSame：| MeshMesh Layers |alFar cutters |General尺寸为10mm。曰 TEAM21B_step4. cm Upper Coil 庄1 V steel platesteelR?1 order臣 Irki t i al t&mpera y Loss frequeiLCjDisablsd. in this18_I2U0ecl | Material | Coil | Problem | Field | View |-TEAMS l

28、E_step4. Mk田W Upper CoilS 、F steel plate 由 5 AirBox 宙一HZ Bi gAirbox 由%/ Coil#lLkswHMAMesh Layers | M吐rid. | Parametersoptions :町Curvature refinement-IOK |匚 ansiI Apply IInfolytica软件独特的3D Mesh Layer技术，可以在有集肤效应的实体表面上设定剖分分层参数，目的是在不大量增加网格数量的情况下提高求解精度。选择steel plate的Face# 4，右键属性，在 Mesh Layers页面下设定参数。MeshG

29、eneral SxepM aximum Lem4Tit si z厂steel plate PropertiesSpaci fy meshiikg controlUJ L ULE refinemerit minimium19凹團Obiect Material | Coil | Problem | Field | ViewFl TEAMS 1t ep4 - mnE Upper 匚*订E “pl&ta(Start F*ce)-AX Fict#2 (End Fiet) TZ Ftct#3yF ace#4Fac也il. .Resi5tance. vbs25leFie*drfnMiaxBar5edOnCa

30、inpQ nentVi 站 ility .vbs3SltfieldlnMxAixlWViteMAishadedLocationEla&edOnCCirripDnefitVlsibillty. vbs4E：1|bi. .-2onKl5ice.vbsINFfStYTICA(OIFOIATION在ThermNet中，空气是不参与求解的，因此先选中Airbox和BigAirbox，右键点击，选 Disable，即在ThermNet中，空气不参与计算。在其它实体的表面，设定边界条件，如热源，温度等。最常用的是设定热对流系数和热辐射系数。用选择实体表面的工具选择所有实体表面（先选择工具，再Ctrl + A

31、键），通过边界设定按钮设定热对流系数为10。30Obiedl| Material Probism |Fisld VHW 1Fl TEAMElBtspT mnE S) ) BiAirbojtH - KirBox回_ UpjEr Cil- F直亡电#4 CStart Face)|- Face#2 (End! Face) F tc#3Ftei#4|- FacetsFac#6F iq#7U-Face#9Fac#10!. Face#12Fce#13FZH4S / sltel pl&le|- Face#l (Start Face) Fac#2 広ndl Fac) F亂亡芒#3Faee#4yi, i rwn

32、 n LF 0.04 :INFFor Help, press Fl呂X p J f.书 b 7舟适肿T ThermNet - View 1J Fils Edit Draw Model Boundary Solve View Tools Windoiw 旦*RQ I.舄胖|即I釦怛I遛咽唱呵口 口包電包|Q囹| 土兰匕护Qb悼於 | Material | Pioblsm Field | View 串 ij gAnbos申曲 AirEx吕 Vppsr CoilFace#! (Start 卩旅却P-Face (End Fac)Face#3Facc#4F 妬FaceWTFaceffiFict#9Ful

33、OF杠鈕1-FacrflSFactflUEJ -v steel plaleFaet#l (Start Fiet) Fce (End Fz) F柘FacetsFacets一r麵啊/q盘伫A X SCetFOUlTIQI羁 Fils EA Draw Model Boundary* SDIWB View Tools Winder HelpT ThermNet - View 1 31曰 TEAMS LB_siipT. rrin (J) BigAarbjM申 AirEoiEE v Uptr CeilPAsteel plateE - / BoundaryC ondi t i ontl Cl)实际上Uppe

34、r Coil的面3和9, steel plate的面1和3是内部面，不是散热的面。因此要从边界中移除。选择此边界，右键属性，依次选择这四个面，移除。Jj Xbjed! Mlienal | Problem | Feld | View |T ThermNet - View lE?le dk graw 缈del goundary otve 3； H B X I r 朝眯 l：l令盘傀Q QFor Helpj press F lBoundflrroFHlitivrt# L PropeirtiesCondi ti an | Enviroiwi#ist Refer enc | Fu-an4ter-E |A

35、v-filLbliE PaiJisDP YA Apl titjVpper COAAfFiCe*?kLFicelffiftfiercnce Folks： pjjiper Coiil.FicelS Uppr CiQifelj Facal 田KiirBeigU Upp*r CoilK I CancelApplLDENKAlKll/K/KOOAT詔因-盲僻翳32在Solve菜单下点击 Magnetically Coupled，设定如下。Thermal solulion type:Solve Magnetically 匚oupledStatic 30Magnetic solution type: | Time-Harmonic 3D| Solve at every time $lepTH|Seco