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1、Ansoft 瞬态磁场计算（未考虑外电路）总结整理：2008-6-4 于德国 Kassel 大学目录1、说明2、电机额定运行时的瞬态场分析与计算2.1 Setup Boundaries/source （重点考虑 Source Setup）2.2 Setup Solution选择Setup SolutionlOptions2.3 Setup Solution选择Setup SolutionlMotion Setup2.4 Solve | Nominal Problem2.5 Post ProcessPost Press/Transistant date：2.5.1 计算平均输出功率：Averag
2、e Output Power2.5.2 计算相电流有效值：2.5.3 计算输入电功率，由此可以计算效率2.6 Post ProcessPost Process/field：2.6.1 齿部磁密分布和磁密平均值计算2.6.1.1 齿部磁密分布2.6.1.2 齿部磁密平均值计算2.6.1.3 沿齿弧磁密分布和沿齿磁密分布的差异2.6.2 定子轭部磁密分布和磁密平均值2.6.3 定子轭部磁密分布和磁密平均值2.6.4 气隙磁密分布和磁密最大值3、电机空载额定转速运行时的瞬态场分析与计算3.1 Setup Boundaries/source （重点考虑 Source Setup）3.2 Setup S
3、olution选择Setup SolutionlOptions3.3 Setup Solution选择Setup SolutionlMotion Setup3.4 计算结果4、考虑铁耗的计算结果4.1 铁耗计算设置4.2 额定负载时考虑与不考虑铁耗时的比较4.3 负载很小时的比较4.3.1 考虑铁耗时4.3.2 不考虑铁耗时5、Maxwell 与 RmxPrt 计算结果比较5.1 磁密及额定值比较5.2 额定转速时永磁相电势比较5.3 气隙磁密分布6、其他心得1、说明以 16 极 36 槽调速永磁同步电动机为例进行分析电机的瞬态场计算，电机由 RmxPrt 开 始，并将该模型加到 MAXWEL
4、L 11 中。RmxPrt 的项目为 ad_pmsm(Maxwell File 22KB), Maxwell 中的项目为 ad_pmsm_fem.pjt。2、电机额定运行时的瞬态场分析与计算2.1 Setup Boundaries/source (重点考虑 Source Setup)A_phase 绕组源的设置：(1) 选择A相绕组；(2) 使用AssignlSourcelSolid；(3) 指定Solid为 Voltage， Name改为 A_Phase；(4) 选择Options，将源的形式Constant 改为F unction；(5) 选择F unction；(6) 选 择 Add ，
5、 在 函数 输入 框“ = ”的 左边 输入 U_Phase_A ， “= ”的 右边 输入 350*sqrt(2 / 3) *sin(360*T50(显然，B 相应为：35CSqrt ( 2 / 3 ) * s i h- T 3 6,0 c 相应为3 5 0s q r t ( 2 / 3 ) * si T 3 6 0(7) 指定Done回到 2D Boundary/Source Manager(8) 在Value框 内输入 U_Phase_A；(9) 选择Strand；（10）选择Winding，出现Winding Setup指定PhA为Positive, PhReA为Negative；在R
6、esistance框内输入相绕组电阻15.42，在Inductance框内输入绕组端部漏感0.00112H （在RMxPrt中有该值的输出结果）；在Total turns as seen from terminal框内输入每相串联匝数684；在N umber of Parallel Branches输入并联支路数 1；选择OK退回 2D Boundary/Source Manager（11）指定Assign同样给出A_phase、B_phase绕组源的设置（12）选择FilelSave与FilelExit，保存并退出边界条件编辑器2.2 Setup Solution选择Setup Soluti
7、on|Options（1）选择Manual Mesh（进行自定义剖分，略）；在进行完Manual Mesh后必需的一步是Mesh/Line Mafch,选择主、从边界的边，toensure that the meshing points will match at their matching boundaries. If they don not, youwill receive an error message about a missing transcript file during th.e normal solution（2）在Solber Choice选择中，选 DirectFo
8、r problem where all of the boundaries are well defined, the direct solver is the best choiceBai 七灯 Direc七 ICCGSolver Choice:3) Transient analysis i、Solution: Start from time zero在开始时，还没有任何解，因此只能选择Start from time zero如果对这个问题已有解，可以选择Continue Previous Solution。问题设置可以以任何方 式改变（除了结构变化），求解从前解结果开始进行。比如初解的结果
9、终止计算时间为0.2s, 则在调整问题设置时终止计算时间变为0.4s，并且选择Start from time zero，则计算从前面 的 0.2s 计算结果开始。ii、Time StepTime Step 的大小可以根据一个电机齿距范围内求解点数来确定。假定电机的转速为375rpm，电机槽数为36,电机一个定子齿距的求解点为10个，则Time Step的确定如下：375rpm = 375rev /60s = 1rev /0.16 s1个齿距对应的时间为0.16/36=0.004444s； Time Step=0.004444s/10=0.000444s。最后确定 Time Step 为 0.0
10、004siii、Stop Time该值关系不大，可以从小值开始，如果电机还没有达到稳定，则可以增大Stop Time, 电机的求解可以从前面解的结果开始进行。iv、Model Depth=105mm电机的轴向铁心长度。注意用2D瞬态场求解时，没有也无法考虑电机的斜槽。v、Symmetry Multiplier=4整个电机是求解区域的倍数。缩小求解区域可以降低求解时间。2.3 Setup Solution选择Setup SolutionlMotion Setup(1) 从Object列表中选择 Band,选择Set Band(2) 选择Mechanical Setupi) Initial Ang
11、ular Velocity: 375 给电机的实际运行转速。如果计算额定转速时的状态，则给额定转速值ii) Moment of Inertia: 0.0012给电机的转动惯量。这一惯量值在RMxPrt中已计算出；实际上电机的稳态性能与转动惯量没有关系，但在2D瞬态场计算时，如果这一惯量太大，可能导致计算结果发散。因此该值一般比RmxPrt的计算值要小(实际计算值为0.009262)。iii) Damping:0.0454由于风阻和其他机械损耗所导致的阻尼，很明显是一个经验值，为了比较路的设计计算结果，该值应该与RmxPrt中的给定值相同。iv) Load Torque: -19所要仿真的电机负
12、载转矩，当然可以是额定输出转矩。这一转矩值以负值形式给定2.4 Solve | Nominal Problem进行求解。进行求解时，可以随时通过 refresh 观察求解结果，主要观察求解是否收敛。求解结果见本窗口中Solutions中的Transient Date，其中有各种曲线。可以调整曲线下方的 Settings，只看部分时间段曲线形状。Torque vs Time15aIOT50-3D-103UOE.Ill0J519Nm0 2-II S0 dfile (sal下面的两个图形时 2D 和 RmxPrt 得到的相反电动势波形。可以看出，两者 差别不大。注意在2D计算中，没有考虑电机的斜槽。
13、另外，2D计算得到的电 势是时间的函数，可以在2D的后处理中将横坐标由时间变为位置。29 May 2008Ansoft Corporation17:05:17Induced Winding Voltages at Rated SpeedRMxprtDesignl2.5 Post ProcessPost Press/Transistant date：在其中可以得到 Solve 中的所有曲线结果，但在其中可以对这些结果进行分析和计算， 其中包括前面的将横坐标变由时间便为位置。2.5.1 计算平均输出功率：Average Output Power在进行 2D 计算时，给定输出负载转矩和转速，因此电机
14、的输出功率很容易计算，但是 也可通过转矩曲线和转速曲线进行计算。在 EMpulse 中，电机的功率 Pout 满足下式：P 二 P -FWoutair _ gap其中，FW,表示机械损耗，Pair_gap为气隙功率，由平均转矩(单位Nm)和转速(单位 rad/second)相乘而得。转速为375rpm=39.27rad/s。以下给出平均转矩的计算方法。1) Choose Plot/Open, Select torque.dat, choose OK;2) Choose Tools/Calulator to access the Signal Calculator;3) Select Torque.dat, and choose Copy to copy the torque plot into top of stack of calculator.4) Choose Sample, and define the following parameters:丁 Sample: Time丁 Specify by:Size丁 Start:0.2丁 Stop:0.3/Size:10005) Cho
