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1、第5章 ANSYS的后处理技术5.1 绕组磁链与电感的计算5.1.1 单个绕组的磁链和电感以接触器为例励磁绕组通电后产生磁通，励磁绕组匝链的磁通乘上绕组的匝数就是励磁绕组的磁链。近似的算法可认为通过绕组中间铁心的磁通就是绕组的磁通。但是绕组各个线圈所匝链的磁通是不相同的，应当对各个线圈分别计算然后相加。下面介绍一种常用的方法。根据电磁场理论，采用矢量磁位的两维磁场计算，两点之间的矢量磁位差就是通过两点间的磁通。因此可以采用将上图中励磁绕组的上部分面积中的各节点的Az 值求平均值，然后减去绕组下半部分节点的 Az 平均值，然后乘上绕组的匝数，可得绕组的磁链。根据定义，绕组的自感为绕组的单位电流在
2、该绕组中产生的磁链，即L = y / I 计算程序段FINISH/POST1 ! 进入后处理 ASEL,S,1,1 ！绕组下半部 NSLA,S,1 *GET,NMIN,NODE,NUM,MIN ！节点最小编号 *GET,NMAX,NODE,NUM,MAX ! 节点最大编号 ASUM1=0 NN=0 *DO,I,NMIN,NMAX,1 *GET,AI,NODE,I,A,Z ASUM1=ASUM1+AI ! 将各节点Az 值相加 NN=NN+1 *ENDDO FAI1=ASUM1/NN ! 求绕组下半部分节点Az 平均值 ASEL,S,2,1 ！绕组上半部分 NSLA,S,1 *GET,NMIN,
3、NODE,NUM,MIN *GET,NMAX,NODE,NUM,MAX ASUM2=0 NN=0 *DO,I,NMIN,NMAX,1 *GET,AI,NODE,I,A,Z ASUM2=ASUM2+AI NN=NN+1 *ENDDOFAI2=ASUM2/NN ！绕组下半部分界点Az 平均值PSAI = (FAI1- FAI2)*500*0.01 ! 绕组磁链，假定铁心长0.01mL = PSAI / 3 ! 绕组自感计算结果：FAI1 = 0.42106E-3FAI2 = -0.57176E-2PSAI = 0.03069L = 0.0102 (H)5.1.2 每相绕组的磁链和电感以四极三相永磁
4、电机为例定子为三相18槽双层绕组，绕组在槽中的分配槽电势星形矢量图两槽电势之间的电角度a = 2*360/18 = 401，102，113，128，177，169，185，144，136，15绕组节距y = 15绕组排列上层1357911131517192123252729313335AA-CB B-ACC-BAA-CBB-ACC-B下层24681012141618202224262830323436A-C-CB-A-AC-B-BA-C-CB-A-AC-B-B求A 相绕组自感和AB 两相绕组的互感：假定每相并联支路数为1，每槽（上层或下层）导体数N=100， 铁心长Lc = 0.1m, A相绕
5、组通入电流IA= 5 A。槽面积A1=A2=170mm2 =0.17E-3/SOLUN=100LC=0.1A1=0.17E-03IA=5JA=N*IA/A1 ! 电流密度ASEL,S,1,3,2,1 ! 选择具有+A的槽ASEL,A,19,21,2ASEL,A,2ASEL,A,20ESLA,S ! 选取+A槽的单元BFE,ALL,JS,JA ！对所有单元施加电流密度JAASEL,S,10,12,2,1 ! 选择具有-A的槽ASEL,A,28,30,2ASEL,A,11ASEL,A,29ESLA,S ! 选取-A槽的单元BFE,ALL,JS,-JA ！对所有单元施加电流密度-JA!求解后进入后处
6、理FINISH/POST1ASEL,S,1,1 ！A相绕组槽1 NSLA,S,1 *GET,NMIN,NODE,NUM,MIN *GET,NMAX,NODE,NUM,MAX ASUM1=0 NN=0 *DO,I,NMIN,NMAX,1 *GET,AI,NODE,I,A,Z ASUM2=ASUM2+AI NN=NN+1 *ENDDOFAI1=ASUM1/NN ！槽1节点Az 平均值! 用同样方式求3，19，21，2，20槽节点Az平均值FAI3，FAI19，FAI21，FAI2，FAI20FAI(+)= FAI1+FAI3+FAI19+FAI21+FAI2+FAI20! 用同样方式求-A槽10，
7、12，28，30，11，29 的Az平均值FAI(-)=FAI10+FAI12+FAI28+FAI30+FAI11+FAI29PSAI(A)= (FAI(+) FAI(-)*N*LC ! A 相绕组磁链LAA = PSAI(A) / IA ! A 相绕组自感！用同样方式求A相绕组通电时B 相绕组的互感磁链PSAI（AB）LAB= PSAI(AB) / IA ! AB 相绕组的互感5. 2 绕组电动势的计算根据电磁感应定律，绕组的电动势等于绕组磁链对时间的导数。因此，只要分别求出在t0 时刻和t0+Dt 时刻的绕组磁链PSAI(t0) 和 PSAI(t0+Dt)，便可求出在t0+Dt 时的绕组电
8、动势： E(t0+Dt) = (PSAI(t0+Dt) - PSAI(t0) / Dt下面以四极三相永磁发电机为例，说明相绕组空载电动势的计算方法。假定电机转速为1500 r/min, 转子每移动一次为2，所需要的时间为Dt Dt= (60/1500) / 360)*2 NSTEP12345678910PSAI/Dt1140.921595.672043.752486.582916.213324.973710.054072.824414.564730.92E(V)454.75448.08442.83429.63408.76385.08362.77341.74316.36绕组电动势随转子按正弦规律
9、变化NSTEP=1时磁场分布NSTEP=10时磁场分布绕组负载电动势也可按此方法求，只是磁场分析时除了永磁体的作用外还要考虑绕组负载电流产生的电枢反应磁场的作用。5. 3电磁力与电磁转矩的计算 作用在电机定转子表面的电磁力可用马克斯韦尔张量法（Maxwell stress tensor approach）或虚位移法（Virtual Displacements）求解，一般采用虚位移法较多。要求在求解前对需要计算电磁力的表面做专门的处理。为了获得较好的计算精度，需要在铁心外建立一个剖分均匀的气隙带，并在求解前对气隙带表面施加MVDI标志。铁心空气MVDI=0MVDI=1/COM 在求解前为采用虚位
10、移发求电磁力施加边界条件ASEL,S,74,81,1,1 ! 选转子所有面ASEL,A,90,91,1NSLA,S,1 ! 转子中的所有节点BF,ALL,MVDI,1 ! MVDI=1NSEL,INVE ！转子外其余节点BF,ALL,MVDI,0 ! MVDI=0/COM 在后处理中取出采用虚位移法计算的各单元的电磁力，然后可计算电机定转子承受/COM 的径向力、切向力和电磁转矩/POST1ASEL,S,82,89,1,1 ! 选择转子表面气隙带*GET,NMIN,ELEM,NUM,MIN ! 获取最小单元编号*GET,NMAX,ELEM,NUM,MAX ! 获取最大单元编号 *DO,I,NM
11、IN,NMAX,1 CSYS,1 ESEL,S,ELEM,I,1 ! 选取1个单元 ETABLE,FVWX,NMISC,3 ! 取出该单元直角坐标X 方向的电磁力 ETABLE,FVWY,NMISC,4 ! 取出该单元直角坐标Y 方向的电磁力 *GET,RAD,ELEM,I,CENT,X ! 取出该单元所在处的半径 *GET,PHI,ELEM,I,CENT,Y ! 取出该单元所在处的角度 *GET,FXX,ELEM,I,ETAB,FVWX ! 将该单元X方向的电磁力存放在FXX中 *GET,FYY,ELEM,I,ETAB,FVWY ! 将该单元YX方向的电磁力存放在FYY中 FT = FXX*SIN(PHI)-FYY*COS(PHI) ! 求垂直转子表面的径向力 FR = FXX*COS(PHI)+FYY*SIN(PHI) ! 求平行转子表面的切向力 FTAN = FTAN + FT*RAD ! 求各单元切向力产生的转矩并相加 FRDY = FRDY + FYY*0.1*0.94 ! 计算各单元的X方向总径向力并累加 FRDX = FRDX + FXX*0.1*0.94 ! 计算各单元的Y方向总径向力并累加*ENDDOTOR = FTAN*0.1*0.94 ! 计算整个电机的电磁转矩5.4 求解结果的查看与图形资料的存储要查看计算结果图形资料，首先要进入后处
