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1、ANSOFT软件在电机设计中的应用,报告人：李春艳,主要内容,电机设计软件RMxprt 电磁场分析软件Maxwell 2D 实例,Ansoft软件在电机设计中的应用,第一部分 RMXPRT软件,一.ANSOFT软件介绍-RMxprt,RMxprt,感应电机,同步电机,电子换向电机,机械换向电机,电机模块,首先认识RMxprt界面,RMxprt设置参数的基本操作,RMxprt,创建工程（计算目标） 参数设置（电机的基本情况） 求解设置（约束条件） 计算 结果,总体操作思路：,RMxprt创建新工程,1电机总体概况,电机总体概况,1电机总体概况,电机总体概况,2电路设置circuit,超前触发角（
2、电角度） 触发脉冲宽度（电角度） 半导体管压降 二级管压降,3定子设置stator,定子铁心外径 定子铁心内径 铁心长度 叠压系数 铁心材料 定子槽数 槽形选择 斜槽槽数,定子槽和绕组设置,4转子设置,磁极设置,5转轴设置,是否为磁性轴,6求解设置,负载类型：恒转矩，恒功率等等 额定输出功率，额定电压，额定转速，工作温度,7检查,8运算,9输出report图形输出,方法1：,9输出report图形输出,方法2：,9输出report图形输出,9输出report数据输出,9输出report数据输出,9输出report数据输出,算例：PMDC,1建立新项目,算例：PMDC,电机设置,算例：PMDC,
3、电机设置,1stator,算例：PMDC,电机设置,1stator,算例：PMDC,电机设置,2rotor,算例：PMDC,电机设置,2rotor_slot,算例：PMDC,电机设置,2rotor_winding,算例：PMDC,电机设置,2rotor_winding,算例：PMDC,电机设置,3 Commutator,算例：PMDC,电机设置,3 Commutator,算例：PMDC,电机设置,5shaft,算例：PMDC,电机分析,填加setup,算例：PMDC,电机分析,setup,算例：PMDC,计算结果,1功率,算例：PMDC,计算结果,2效率,算例：PMDC,计算结果,3转矩,算例
4、：PMDC,计算结果,数据输出,Ansoft软件在电机设计中的应用,第二部分 MAXWELL 2D 静态场,ANSOFT软件介绍,1.RMxprt 2.Maxwell 2d电场 静磁场 涡流场 瞬态场 温度场,求解涉及到运动和任意波形的电压，电流激励的设备，获得精确的预测性能特性。,分析由恒定电流，永磁体及外部激磁引起的磁场。该模块可自动计算磁场力，转矩，电感和储能。,ANSOFT软件介绍-Maxwell 2d,1建立模型,4设定求解参数,2指定材料属性,3建立边界条件和激励源,基本步骤,5后处理,一创建新项目,建立一个新项目,1创建新项目,Rmxprt导入新项目,2建立模型,建模的方法: 1
5、直接建模 2导入建模,建模模型封闭的方法,1四边形ABCD,A-B-C-D-A 2非顺序绘制的多段线组成的图形封闭方法：步骤1：选中多段线右键edit布尔操作Boolean联合unite,步骤2：选中多段线editsurfacecover lines,建模模型封闭的方法,建模模型封闭的方法,导入模型,凡是软件中支持的格式均可以导入到Ansoft中。比如AUTOCAD可以倒入到ansoft中，格式Dwf的。,导入模型,导入2维物体（cad）,Maxwell 如何获得三维物体的二维图,导入的CAD图有时是三维的，在二维场中计算需要XOY上的平面图，如何得到呢？ Edit-boolean-split
6、- XY, positive Edit-surface-section-XY,建模过程中注意事项,物体必须封闭。 物体之间可以完全包含，不可以交叉。 尽量避免过尖锐的物体，必要时要做钝化处理。,连接要正确。 尽量用不同颜色标明。 同相分组。,绕组注意事项,3定义材料属性,选中物体右键assign material,3定义材料属性永磁体设定,选中物体右键assign material,3定义材料属性永磁体设定,选中物体右键assign material,3定义材料属性冲片设定,冲片的方向设定，叠片系数设定,4设定边界条件及激励源,第一种：默认边界条件1自然边界条件,跨越物体之间的界面磁场强度H的
7、切向分量和磁感应强度B的法向分量连续。,2齐次诺伊曼边界条件,磁场强度H的切向分量为零，强制磁场垂直表面。,第二种：气球边界条件,轴对称RZ平面的模型，求解区域向RZ方向无限延伸，在R和Z方向设置一个边界，称谓无限远边界，如果无限远边界场量为零而引起的误差小于允许值，这样，求解区域就变成有限区域。,4设定边界条件及激励源,第三种：对称边界条件,对称面两侧电流满足大小相等，方向相反。,1奇对称边界条件,2偶对称边界条件,对称面两侧电流满足大小相等，方向相同。,减小模型尺寸，节省计算资源。,第四种：狄里克莱边界（assign-boundary-value),边界处的磁场将沿着边界的方向。,4 bo
8、undary设置,Value边界 Select edge选中直线或曲线assign boundary-vector potential,4 boundary设置,主从边界,Maxwell2DBoundariesAssignMaster,1设定主边界,4 boundary设置,主从边界,1设定主边界,4 boundary设置,主从边界,Maxwell2DBoundariesAssignSlave,2设定从边界,4 boundary设置,主从边界,2设定从边界,4 boundary设置,气球边界,4 excitation设置（静态场）,4 excitation设置（静态场）,4 excitatio
9、n设置（静态场）,电流值修改,4 excitation设置（静态场）,电流值修改,两相导通的三相无刷直流电机,三相星接正弦永磁同步电机,在静态场中常见的两种电机的电流源设置。,4 excitation设置（静态场）,电流值每槽匝数电流,5静态场参数设置,选中物体parameters-assign-force/torque,6网格剖分,选中物体mesh operations-assign-on selection-length based,6网格剖分,剖分效果,7静态场求解设置,8求解,Maxwell 2danaylze all,9计算结果,查看结果,9计算结果,查看结果,9计算结果,后处理磁场
10、分析,9计算结果,后处理磁场分析,Ansoft软件在电机设计中的应用,第三部分 MAXWELL 2D 暂态场（空载）,空载场,建立模型 定义材料 边界条件 网格剖分 计算,模型建band 源设置 求解条件 需要运动设置,和静态场相比：,相同,不同,1设定激励源,电流源，电压源和外接电路三种,空载：电枢绕组不通入电流，电流给定0. 负载：电枢绕组通入电流，电压和外接电路,1excitation设置（暂态场）,选中绕组右键选择assign excitation填加绕组add winding,首先将绕组填加到excitations中,1excitation设置（暂态场）,选用激励源：电流源设定,1e
11、xcitation设置,选用激励源：电压源设定,1excitation设置（暂态场）,选用激励源：外电路设定(一般在负载场才用到),2网格剖分,选中物体mesh operations-assign-on selection-length based,3运动设置,模型中建立band，model右键添加motion setupassign band。,运动设置,4求解设置,Analysis-右键add solution setup,5求解,6计算结果,操作步骤,6计算结果,操作步骤,6暂态场空载场计算结果,磁力线和磁密分布,6暂态场空载场计算结果,齿轭磁密值,6暂态场空载场计算结果,齿轭磁密值,求
12、取直线上的磁密分布（法向，切向，幅值等）,Example：求取直线上的法向磁密分布。 步骤1： field overlays右键 calculator。,2）quantityB，GeometryLinePolyline1 3）VectorUnit VectorNormal 4）VectorDot 5）点Add按钮，取名为MagB_normal_line 6）点Ok按钮，完成。,求取直线上的磁密分布（法向，切向，幅值等）,步骤2： 1）在Results上右键，Create Fields Report， Rectangular report 2）在Geometry里面选择polyline1 3）在
13、X后面的下拉菜单中选择Distance 4）依次选择CategoryCalculator Expressions Bnorm 5）点New report，close,求取直线上的磁密分布（法向，切向，幅值等）,求取直线上的磁密分布（法向，切向，幅值等）,6暂态场空载场计算结果,空载磁密分布,6暂态场空载场计算结果,空载反电势,6暂态场空载场计算结果,空载定位转矩,Ansoft软件在电机设计中的应用,第四部分 MAXWELL 2D 暂态场（负载）,负载场,建立模型 定义材料 运动设置 网格剖分 求解条件 计算,源设置,和空载场相比：,相同,不同,激励源设置 （电流源）,举例：如何设定三相同步电机的激励源？,1excitation设置（暂态场）,激励源设置 （电压源）,1excitation设置（暂态场）,1excitation设置（暂态场）,激励源（外电路设定）,例:BLDC,2计算结果,1负载磁力线和磁力线分布,2计算结果,2电磁转矩,2计算结果,3反电势波形,2计算结果,4电流波形,2计算结果,5气隙磁密波形,谢谢！ 请批评指正！,
