Ansoft12在工程电磁场中的应用

Ansoft12在工程电磁场中的应用 在工程电磁场中的应用

主讲人：杨菲

Ansoft界面介绍 界面介绍

图1 Ansoft界面 界面

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 三相永磁同步电动机，由定子铁心、 绕组、永磁体、转子铁心组成。 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 内径、外径分别为 ， 。 4,定子槽数 。 ,定子槽数36。

一、创建项目1.双击图标 双击图标 打开Ansoft软件。 软件。 打开 软件 2.单击图标，进入2D求解域。 单击图标，进入 求解域 求解域。 单击图标 3.在项目管理窗口右击，选择Rename命令，输入 在项目管理窗口右击，选择 命令， 在项目管理窗口右击 命令 输入PMSMMagstatic,如图 所示。 所示。 ,如图2所示

图2 项目文件重命名界面

4.单击图标，在已知目录下保存文件，其文件名为PMSM单击图标，在已知目录下保存文件，其文件名为 单击图标 Magstatic,如图 所示。 所示。 ,如图3所示

图3 项目保存目录对话框

二、构建几何模型1.执行 执行Modeler/Units命令，选择几何模型的单位为 命令， 执行 命令 选择几何模型的单位为mm。 。 2.建立电机的定子槽 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， 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( ),(-1.25,56.3),( ),(-2.5, 其点坐标分别为(-1.25,55.0),( , ),( , ),( , 57.0),( ,74.3),生成电机半槽部分模型，如图 所 ),(-4, ),生成电机半槽部分模型 ),( ),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

3.选择已建立的线段，执行Edit/Duplicate/Mirror命令，在 选择已建立的线段，执行 命令， 选择已建立的线段 命令 X轴上任取两点。 轴上任取两点。 轴上任取两点 4. 执行 执行Draw/Arc/Center Point 命令，以(0,74.3), (命令， , ), 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 所示。 型的建立，如图 所示。

图5 槽底弧线及定子槽模型图

5. 执行 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在Axis 命令， 命令 沿轴复制， 选择沿z轴复制 相隔10° 进行36次复制 如图6-7所示 轴复制， 次复制。 所示。 选择沿 轴复制，相隔 °,进行 次复制。如图 所示。

图6 定子槽复制对话框

图7 复制后的定子槽

6. 执行 执行Draw/Arc/Center Point命令，以(0,0)作为中心原点， 命令， 命令 ， )作为中心原点， 将各个定子槽用圆弧连接。 键选择所有物体， 将各个定子

槽用圆弧连接。按Ctrl+A键选择所有物体，执行 键选择所有物体 Modeler/Boolean/Unite命令，命名为“slot”。操作及模型如 命令， 命令 命名为“ 。 图8所示。 所示

图8 布尔运算后生成电机定子槽

7.绘制电机绕组， 执行 绘制电机绕组， 执行Draw/Line命令，分布输入(-2,57),( , 命令， ),(-3, 绘制电机绕组 命令 分布输入( , ),( 74.3),执行 ),执行 命令， ),执行Edit/Duplicate/Mirror命令，然后执行 命令 然后执行Draw/Arc/Center Point命令，以(0,74.3)作为中心原点，两侧点坐标分别为(-3, 命令， 命令 ， )作为中心原点，两侧点坐标分别为( , 74.3),( ,74.3)绘制弧线，并将所有线段闭合连接，执行 ),(3, ),( )绘制弧线，并将所有线段闭合连接， Modeler/Boolean/Unite命令。 命令。 命令 8.执行 执行Modeler/Surface/Cover Lines,生成一个面，并改名为“coil”, 执行 ，生成一个面，并改名为“ , 如图9所示 所示。 如图 所示。

图9 单个定子槽绕组模型

9. 执行 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在 命令， 命令 沿轴复制， Axis选择沿 轴复制，相隔 °,进行 次复制。如图 所 选择沿z轴复制 次复制。 选择沿 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

10. 创建电机定子冲片模型。执行 创建电机定子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为(0, 命令， 命令 原点为( , 0),半径为 ),半径为 ),半径为87mm,名字为“stator”。选择“slot”,利用 ，名字为“ 。选择“ , Modeler/Surface/Cover Lines生成面。 生成面。 生成面 11.选择“stator”和“slot”,执行 选择“ 选择 和 ，执行Modeler/Boolean/Substract 命令。得到定子模型，如图11所示 所示。 命令。得到定子模型，如图 所示。

图11 电机定子冲片模型

12. 创建永磁体。执行 创建永磁体。执行Draw/Line命令，分布输入(0,49), 命令， 命令 分布输入( , ), )。选择该直线 命令， (0,54)。选择该直线，执行 ， )。选择该直线，执行Draw/Sweep/Around Axis命令， 命令 对话框中输入旋转角度为80 在“Sweep Around Axis”对话框中输入旋转角度为 °,并 对话框中输入旋转角度为 改名为“ 改名为“Permant”。 。 13.执行 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在Axis 命令， 执行 命令 沿轴复制， 选择沿z轴复制 相隔90° 进行4次复制 如图12所示 轴复制， 次复制。 所示。 选择沿 轴复制，相隔 °,进行 次复制。如图 所示。

图12 永磁体模型

14. 创建电机转子冲片模型。执行 创建电机转子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为 命令， 命令 ),半径为 的两个圆， (0,0

),半径为 ， ),半径为49mm和19mm的两个圆，名字分别为 和 的两个圆 “rotor”和“rotor1”。 和 。 15.选择“rotor”和“rotor1”,执行 选择“ 选择 和 ， Modeler/Boolean/Substract命令，得到电机模型，如图 所 命令， 命令 得到电机模型，如图13所 示。 16.利用图标 建立求解区域。 利用图标

图13 电机几何模型

三、材料属性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

1.绕组 绕组coil的赋值方法 绕组 的赋值方法 选择所有coil,在工程状态栏中，点击Material,在“Select ,在工程状态栏中，点击 选择所有 ， Definition”对话框中，选取“copper”,如图 所示。 对话框中， 所示。 对话框中 选取“ ,如图14所示

图14 绕组属性赋值

2.定子和转子的赋值方法与绕组的赋值相同。如图15-17所 定子和转子的赋值方法与绕组的赋值相同。如图 定子和转子的赋值方法与绕组的赋值相同 所 示。

图15 添加材料属性图

图16 添加材料库

图17 材料赋值

若是需要一种新材料，可以通过输入其 曲线进行赋值 曲线进行赋值。 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 所示。 如图 所示。

图18 BH曲线编辑器 曲线编辑器