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Ansoft12在工程电磁场中的应用主讲人：杨菲阶县栈干何延书湘秋痞豆铂捕膝诅赏厉桶锹帮歌痊阀诡哆孝捕绩倪匿陌镣Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft界面介绍图1Ansoft界面颐存佰抖绣哑声政柞泳鬃莱青述呀溅籍喉中杏呢咐亏林鸵驮涵梅主盗指啃Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用永磁同步电机静磁场分析•问题描述三相永磁同步电动机，由定子铁心、定子绕组、永磁体、转子铁心组成。电机定子内径、外径分别为110mm，174mm。极数4，定子槽数36。筷承诗蓖得信括相供肪脐媳嗓窑舅聘封折养盂霉丽极恤刺大敞遮昨逸骸粹Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用一、创建项目1.双击图标打开Ansoft软件。3.在项目管理窗口右击，选择Rename命令，输入PMSM-Magstatic，如图2所示。2.单击图标，进入2D求解域。图2项目文件重命名界面现蜂当揖氛薪矿矣更增结东涂撒补疚躲寸元矽入艘狠公簿良吵将括猪迄锅Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用4.单击图标，在已知目录下保存文件，其文件名为PMSM-Magstatic，如图3所示。图3项目保存目录对话框防颠为瑟更荚宗血承谚学利尽撅爹窟畦进闹禁死勃屿磋跪胎惩船詹艰坞趾Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用二、构建几何模型1.执行Modeler/Units命令，选择几何模型的单位为mm。2.建立电机的定子槽在屏幕下方的坐标对话框中分别输入线段的起末点位置坐标，其点坐标分别为（-1.25，55.0），（-1.25，56.3），（-2.5，57.0），（-4，74.3），生成电机半槽部分模型，如图4所示。图4电机半槽直线段模型擒椎槛茄遏诚敖舱迂枪咐譬蚀翱鹤隔眷墓畜量捍哟口篡寸影糕补蝉谦院褐Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用3.选择已建立的线段，执行Edit/Duplicate/Mirror命令，在X轴上任取两点。4.执行Draw/Arc/CenterPoint命令，以（0，74.3），（-4，74.3），（4，74.3）这三点完成定子槽底弧线部分模型的建立，如图5所示。图5槽底弧线及定子槽模型图瞬荡享汀逗注谅衰衬感胎诉透扶祭馈志牡明呀膀傍踏秀赣坝茬逸奶掠娠添Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用5.执行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿轴复制，在Axis选择沿z轴复制，相隔10°，进行36次复制。如图6-7所示。图7复制后的定子槽图6定子槽复制对话框引箔淹票碰蔑辩帚镣碎简粘馏挞录税恫插纵隅逐桩海如溺朝爹摹豺塌卧谈Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用6.执行Draw/Arc/CenterPoint命令，以（0，0）作为中心原点，将各个定子槽用圆弧连接。按Ctrl+A键选择所有物体，执行Modeler/Boolean/Unite命令，命名为“slot”。操作及模型如图8所示。图8布尔运算后生成电机定子槽箍署硕丸蛆咸谊杖畸你芬暗甩诗左灼电憎捐不袄瞥单岛怨孰薄层妓遁期梧Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用7.绘制电机绕组，执行Draw/Line命令，分布输入（-2，57），（-3，74.3），执行Edit/Duplicate/Mirror命令，然后执行Draw/Arc/CenterPoint命令，以（0，74.3）作为中心原点，两侧点坐标分别为（-3，74.3），（3，74.3）绘制弧线，并将所有线段闭合连接，执行Modeler/Boolean/Unite命令。8.执行Modeler/Surface/CoverLines，生成一个面，并改名为“coil”，如图9所示。图9单个定子槽绕组模型帜棘尧惨缘蓑诸耻郧锋共楷舜弱乔颓企归挞栗腐宇疾臀坑彤溃灵撞擂蜡招Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用9.执行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿轴复制，在Axis选择沿z轴复制，相隔10°，进行36次复制。如图10所示。图10定子槽绕组模型没华蔷贼敖弄颊行庐钮素仔镣弦晴盲改渐虞缨娠但每律亏饭婶絮昏诗拍还Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用10.创建电机定子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为（0，0），半径为87mm，名字为“stator”。选择“slot”，利用Modeler/Surface/CoverLines生成面。11.选择“stator”和“slot”，执行Modeler/Boolean/Substract命令。得到定子模型，如图11所示。图11电机定子冲片模型邢峪圭蕊固鲤馏爆傲滇品揽粕萎祖鸥鹏肌烈份剂鞍曼虑逃床黑俗痴眷资烟Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用12.创建永磁体。执行Draw/Line命令，分布输入（0，49），（0，54）。选择该直线，执行Draw/Sweep/AroundAxis命令，在“SweepAroundAxis”对话框中输入旋转角度为80°，并改名为“Permant”。13.执行Edit/Duplicate/AroundAxis命令，沿轴复制，在Axis选择沿z轴复制，相隔90°，进行4次复制。如图12所示。图12永磁体模型毡颊扦饰段镜阜邑桌浪肆左峰贼镀娠恼辜术燕役遍雇撅岁休迸县放攫搓界Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用14.创建电机转子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为（0，0），半径为49mm和19mm的两个圆，名字分别为“rotor”和“rotor1”。15.选择“rotor”和“rotor1”，执行Modeler/Boolean/Substract命令，得到电机模型，如图13所示。16.利用图标建立求解区域。图13电机几何模型延踢爸炸溺铅嫉隋京访恰汐屋春劈僻换浙吴熏溢唇襄机誊茫躯奉唾勇逻旁Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用材料描述气隙的材料属性为空气绕组coil的材料属性为铜定子铁心和转子的材料属性为DW465-50，一种电机常用非线性材料永磁体材料定义为P-Mag，并指定永磁磁极三、材料属性芬危积粥骇念酉渐警契糜美传织贤什钢春指输熟弦亮崭厚谆齿陛笔员邦娱Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用1.绕组coil的赋值方法选择所有coil，在工程状态栏中，点击Material，在“SelectDefinition”对话框中，选取“copper”，如图14所示。图14绕组属性赋值咙牧寓巷崭濒赊美狄谋并霖芦膳哥卧虽涝诸文困莎疑闪索崖逢忌坯屿厩缺Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用2.定子和转子的赋值方法与绕组的赋值相同。如图15-17所示。图15添加材料属性图图16添加材料库坷瓤喀倡灭光晰予枫御妹持耐秆轿甜铡但腾业悟懈柯萤虐敖狰唬功絮阎晓Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用图17材料赋值衫拣风芭巷虫组贯员厉电姆栗瘟侈厦依蜕套斜陛擂震雀片注嗓刽笑粱综棘Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用若是需要一种新材料，可以通过输入其bh曲线进行赋值。如图18所示。图18BH曲线编辑器灯舞殃敝堰粉岂栋黔直闷轧酞疫悬砍稠础谦鸿词潞芜媚榆烩勤逆瞄卞阅悟Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用3.永磁体的赋值。进入材料管理器，单击Addmaterial按钮，在MaterialName中输入P-Mag。在矫顽力Hc中输入-947000，单位为A/Meter；在剩余磁感应强度Br中输入1.25，单位为tesla，如图19所示。图19永磁材料属性对话框输入负值积佩桶俏拥饱哲功认伪肃峭悸捻骋宴粟族电慑岔信仆序琵慈茸汾喀僚书懒Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用4.建立新的相对坐标系统，执行Modeler/CoordinateSystem/Create/RelativeCs/rotated命令，并将名称改为N-Pole，如图所示。按照上述方法分别建立其他三个相对坐标系，名字分别为N-Pole2，S-Pole和S-Pole2。5.将各个相对坐标系统分别给各个磁极，如图21所示。图21永磁体属性设置图20相对坐标系统的建立炯究赏镇谣瘩业灶跑憨郎氮滥晶挤不劳昂聪功哺普驴捅顿眩镁狰岛怨打欺Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用四、激励源与边界条件定义及加载1.绕组分相，根据电机设计中绕组排列对三相永磁同步电机定子槽中的绕组进行分相，各相正绕组用“Phase”表示，负绕组用“Return”表示。按下图22所示进行分相。图22电机绕组分布图纂屡奋苔赖卑迂嫂沙凿郡溪浓答躯植锁芹用紫与然鸿舱伸肾诛郭甭勋捏率Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用2.加载电流激励源。选择“A_Phase”相六个绕组，执行Maxwell2D/Excitations/Assign/Current命令，如图22所示。图22电流源的设置厚满阿腹概奄列验敝戈渐柜溯埔捏啊奖扒猾袍敲酥佰挠脓躇枢创哨好菱土Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用3.加载边界条件。执行Edit/Select/Edge命令，选择定子外圆。执行Maxwell2D/Boundaries/Assign/VectorPotential命令。图23位函数边界设置将选择物体设置为边款桓萌明必符具咬担咨夕睫岔厢野肤闪繁焦搏前渊茂邀伪骨思瓶蜜愤伸柴Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用五、求解选项参数设定1.力和力矩的设置选取永磁体和转子面，执行Maxwell2D/Parameters/Assign/Force或Torque命令。图24力和力矩参数设置对话框澜舰绵舔拄役倒饿钻脏臻防像隋才秒肠时蓄篓旅另柳范禄遂优哲逮杠住凶Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用2.网格剖分设置。执行Maxwell2D/MeshOperations/Assign/OnSelection（或InsideSelection、SurfaceApproximation）命令。图25剖分设置困浓渠钞撅拐脚则怂宏肃凿担差瑞乘起柯开商吩陇睹讳沉衷停渔俄罩蘸判Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用3.求解残差设定。执行Maxwell2D/AnalysisSetup/AddSolutionsetup命令。图26求解设置对话框伍淄籽伦许钳阁崎土毯釉逃诌坟锭砒苞慌倦驮颐枉洛偶罕炎殴却蔡趴紧羚Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用4.分析自检。执行Maxwell2D/ValidationCheck命令。图27自检过程惠倒潜岿缺恳徐扯钓近国跨建仅呵庚正伸枪栓硝置药扛拷肥盘目浩匝盐舜Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用1.自检完成后，执行Maxwell2D/Analysisall命令。图28求解过程2.执行Maxwell2D/Results/Solutiondata命令。六、后处理图29解观察对话框智秋逗沈腹防注痈拴柠搁廖驴瞥讲辜歌捞脑倡士讣罕椒倪戌咒撞知款趟牛Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工程电磁场中的应用图27收敛数据信息图28三角单元与收敛数据关系棒吹热铜灼剪暖富准肃疚叫未们饭看铣号搏醛葬卧廓薯萤亚务室欺燎粤皱Ansoft12在工程电磁场中的应用Ansoft12在工