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1、CAD模型导入到模型导入到ANSOFT 12静磁场分析案例静磁场分析案例(永磁有刷直流电机)(永磁有刷直流电机) 一、一、CAD模型建立模型建立 在CAD中把电枢冲片、磁瓦、壳体组合在一起(图一)。这样在Maxwell 2D 中就不用再移动组合。 模型建好后另存为AUTOCAD2000/LT2000格式的图形文件。图一二、二、Ansoft12的模型导入的模型导入 双击桌面上的Maxwell 12图标 启动 Maxwell。执行Maxwell/ Solution Type设置求解类型见下图三,设置为静磁场求解。 执行File/New命令,或者单击工具栏上 按钮 新建一个项目文件。 然后单击 新建
2、Maxwell 2D项目。图三 然后依次单击 modelorimport出现如下窗口,选择刚刚保存的CAD文件,然后打开。图四 模型打开后就导入到了ANSOFT中,见下图六:模型导入后需重新建立坐标系,便于下面建模设置。选择工具栏中的 ,把鼠标移至电枢冲片中心,单击,然后结束,参考坐标系建立完成。 见图七 图六图七三、根据导入的模型构建几何模型三、根据导入的模型构建几何模型 在构建几何模型之前,需要先确定几何模型的单位系统,执行Modeler/Units命令,进行几何模型单位选择。 列表中默认单位是mm,当选择新单位时,单击要选择的单位并执行Recover to new units命令,将模型
3、窗口的单位转换为要选择的单位图八 由于导入的模型,有些线面无法选择,导致编辑困难,需重新整理。 根据导入的模型,利用Draw Line和Draw 3 point arc、center point arc(图九)命令描线图九 先描电枢冲片槽形,可先把不需要的图形隐藏。选中需隐藏的图形按按钮。如果需显示时可按 显示,弹出下(图十)对话框,在要显示的图形前复选框打 。最后只剩下电枢冲片图形。图十图十一 槽形描好后,把电枢冲片图形隐藏,见下图只剩下槽形图。执行Modeler/Edit/Boolean/Unite命令,或者单击工具栏上 按钮,使定子槽的所有边连为一个整体。选择定子所有边,执行Modele
4、r/Edit/Surface/Cover Lines命令,完成电机定子槽的建立,这时电机定子槽是以面域的形式显示: 选择已建立的定子槽和线圈,执行Modeler/Edit/Duplicate/Around Axis命令,出现沿轴复制对话框,在Axis选择沿Z轴复制,相隔30,进行12次复制,完成电机所有定子槽及线圈的建立.(根据自己模型实际槽数建立): 按自己电机模型情况,建立线圈: 建立转子电枢冲片:把电枢冲片显示,用 同样方法draw circle描出定子外圆和内圆。同时选择定子外圆,所有的槽执行Modeler/Boolean/Subtract命令,然后再同时选择转子冲片和转子内圆执行Mo
5、deler/Boolean/Subtract命令建立转子冲片:建立轴,根据导入模型,用draw circle命令建立。用类似方法分别建立电机外壳,还有磁瓦。四、相关参数设置四、相关参数设置1 1、材料定义及分配、材料定义及分配、材料定义及分配、材料定义及分配选择所有线圈,执行Modeler/Assign Material命令,弹出材料管理器,选择Copper材料,单击确定按钮,完成Copper材料的分配选择壳体,执行Modeler/Assign Material命令,弹出材料管理器,选择steel1010材料,单击确定按钮,完成材料的分配选择壳体和轴,执行Modeler/Assign Mate
6、rial命令,弹出材料管理器,选择steel1010材料,单击确定按钮,完成材料的分配选择转子,执行Modeler/Assign Material命令,弹出材料管理器,选择DW470-50,如没有此材料需自己添加。 弹出材料管理器,单击Add Material按钮,出现新材料编辑对话框,在Material name文本框中输入DW470-50,在第一栏相对磁导率(Relative Permeability)类型框中选择非线性nonlinear,Value项显示为BH Curve,选择BH Curve进入BH曲线编辑器,在左侧B和H框中依次输入硅钢片相应的磁通密度和磁场强度值DW470-50的磁
7、通密度和磁场强度值见下表:磁瓦,选择磁瓦把坐标系设定为建立的相对坐标系,便于径向充磁,见下图执行Modeler/Assign Material命令,弹出材料管理器,选择相应的材料,单击确定按钮,完成材料的分配,如果没有需添加材料。 选择其中的一片磁瓦,执行Modeler/Assign Material命令,弹出材料管理器(见右图)磁瓦为永磁铁氧体,选择Y30,单击clone material 复制材料,在先有的材料基础上修改然后在弹出右图对话框,在name栏填上材料名称,下来菜单选择Nonlinoar Permanent Magnet,进行各项参数设置,填入Hc ,Br 等参数。单击确定完成,
8、选择Material Coordinate Type为笛卡尔坐标系Cartesian,X Component的Value值为1,其余的为0,径向充磁,另一块磁瓦用同样方法添加材料,不同之处:选择Material Coordinate Type为笛卡尔坐标系Cartesian,X Component的Value值为-1,其余的为0,完成材料设置2 2、求解区域、求解区域、求解区域、求解区域 进行电机静磁场分析时,不需要考虑转子区域的旋转运动,只需要建立一个包含整个电机求解区域的外面域即可。用 draw circle画出求解区域,并定义transparent(透明度),调到1 3 3、求解参数设定
9、、求解参数设定、求解参数设定、求解参数设定选择电机求解域的外边界,首先执行Edit/Select/Edge命令,选择边界线,再执行Maxwel 2D/Boundaries/Assign/Vector Potential命令,弹出矢量边界条件设置对话框,在Name框中输入Boundary,Value值设为04 4、求解步骤设置、求解步骤设置、求解步骤设置、求解步骤设置 单击 弹出如下对话框,默认设置,单击确定完成设置。5 5、求解检查、求解检查、求解检查、求解检查 自检正确完成后,执行Maxwell 2D/Analysis all命令,或者单击工具栏上 按钮,启动求解过程。求解过程中,工程进度栏
10、中交替显示系统计算过程的进展信息,如细化剖分、求解矩阵、计算力等,用户可根据需求中断求解,求解结束后,工程信息栏会弹出相应的提示信息6 6、求解分析、求解分析、求解分析、求解分析 当有限元分析的模型、载荷、边界、求解设置完成后,执行Maxwell 2D/Validation Check命令,或者单击工具栏上 按钮,弹出自检对话框,当所有设置正确后,每项前出现对号提示五、求解情况查看五、求解情况查看执行Maxwell 2D/Results/Solution data命令,或者单击工具栏上 按钮,弹出解观察对话框,通过对此对话框的各项操作,可以观察求解的情况解观察对话框收敛数据信息模型剖分统计信息
11、1 1、模型剖分图、模型剖分图、模型剖分图、模型剖分图将鼠标移至模型窗口,键盘操作Ctrl+A,选择模型窗口中所有物体,执行Maxwell 2D/Fields/Plot mesh命令,可以图形显示电机模型剖分情况。剖分图与模型图的显示切换可以通过项目管理菜单完成,只要单击鼠标右键,在弹出菜单中选择Field/overlays/mesh plot/mesh,选择Plot Visibility,就可以切换到电机模型图2 2、观察磁场分布、观察磁场分布、观察磁场分布、观察磁场分布将鼠标移至模型窗口,键盘操作Ctrl+A,选择模型窗口中所有物体,执行Maxwell 2D/Fields/A/Flux l
12、ines命令,在弹出的场图显示设置对话框中设定显示名称,物理量Quantity中选择磁力线分布Flux lines,选择所有物体allobjects可以图形显示等磁线分布3 3、观察磁通密度、观察磁通密度、观察磁通密度、观察磁通密度将鼠标移至模型窗口,键盘操作Ctrl+A,选择模型窗口中所有物体,执行Maxwell 2D/Fields/B/Mag B命令,在弹出的场图显示设置对话框中设定显示名称,物理量Quantity中选择磁力线分布Mag B,选择所有物体allobjects可以图形显示磁通密度云图分布4 4、观察气隙磁密、观察气隙磁密、观察气隙磁密、观察气隙磁密在想要看到气隙磁密的位置画一
13、圆弧,Name改为air_gap执行Maxwell 2D/Fields/B/Calculator命令,弹出场计算器对话框单击Quantity按钮,选择B,在场计算器的红色区域出现Vec :单击Geometry按钮,弹出对话框,选择Line/air_gap,单击Ok按钮单击Normal(Tangant)按钮,其中Normal沿法向取值, Tangant沿切向取值。依次单击Undo、Pop按钮,单击Add按钮添加,弹出对话框,将其Name改为B_gap,单击OK按钮,Air_gap将出现在名称表达式区域。单击Done退出场计算器执行Maxwell 2D/Result/Creat Fields Result/Rectangular Plot命令,弹出结果显示对话框, Geometry选择air_gap ,Quantity选择Mag_B,单击Creat Report按钮以波形形式显示气隙磁密谢谢 谢!谢!