ANSOFT靜磁場分析案例解析

一、CAD模型建立

◆

在CAD中把電樞沖片、磁瓦、殼體組合在一起（圖一）。這樣在Maxwell2D中就不用再移動組合。

◆

模型建好后另存為AUTOCAD2000/LT2000格式的圖形文件。

圖一

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第1頁。二、Ansoft12的模型導入

◆

雙擊桌面上的Maxwell12圖標

啟動

Maxwell。執(zhí)行Maxwell/SolutionType設置求解類型見下圖三，設置為靜磁場求解。

◆

執(zhí)行File/New命令，或者單擊工具欄上

按鈕

新建一個項目文件。

◆

然后單擊

新建Maxwell2D項目。

圖三

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第2頁。

◆

然后依次單擊modelor——import出現(xiàn)如下窗口，選擇剛剛保存的CAD文件，然后打開。

圖四

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第3頁。

◆

模型打開后就導入到了ANSOFT中，見下圖六：

◆模型導入后需重新建立坐標系，便于下面建模設置。選擇工具欄中的

，把鼠標移至電樞沖片中心，單擊，然后結(jié)束，參考坐標系建立完成。

見圖七

圖六

圖七

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第4頁。三、根據(jù)導入的模型構(gòu)建幾何模型

◆

在構(gòu)建幾何模型之前，需要先確定幾何模型的單位系統(tǒng)，執(zhí)行Modeler/Units命令，進行幾何模型單位選擇。

◆

列表中默認單位是mm，當選擇新單位時，單擊要選擇的單位并執(zhí)行Recovertonewunits命令，將模型窗口的單位轉(zhuǎn)換為要選擇的單位

圖八

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第5頁。?◆

由于導入的模型，有些線面無法選擇，導致編輯困難，需重新整理。

?◆

根據(jù)導入的模型，利用DrawLine和Draw3pointarc、centerpointarc（圖九）命令描線

圖九

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第6頁?！?/p>

先描電樞沖片槽形，可先把不需要的圖形隱藏。選中需隱藏的圖形按

按鈕。如果需顯示時可按

顯示，彈出下（圖十）對話框，在要顯示的圖形前復選框打√。最后只剩下電樞沖片圖形。

圖十

圖十一

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第7頁。

◆

槽形描好后，把電樞沖片圖形隱藏，見下圖只剩下槽形圖。

◆執(zhí)行Modeler/Edit/Boolean/Unite命令，或者單擊工具欄上

按鈕，使定子槽的所有邊連為一個整體。

◆選擇定子所有邊，執(zhí)行Modeler/Edit/Surface/CoverLines命令，完成電機定子槽的建立，這時電機定子槽是以面域的形式顯示：

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第8頁。

◆

選擇已建立的定子槽和線圈，執(zhí)行Modeler/Edit/Duplicate/AroundAxis命令，出現(xiàn)沿軸復制對話框，在Axis選擇沿Z軸復制，相隔30°，進行12次復制，完成電機所有定子槽及線圈的建立.（根據(jù)自己模型實際槽數(shù)建立）：

◆

按自己電機模型情況，建立線圈：

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第9頁。

◆

建立轉(zhuǎn)子電樞沖片：把電樞沖片顯示，用

同樣方法drawcircle描出定子外圓和內(nèi)圓。同時選擇定子外圓，所有的槽執(zhí)行Modeler/Boolean/Subtract命令，然后再同時選擇轉(zhuǎn)子沖片和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓執(zhí)行Modeler/Boolean/Subtract命令建立轉(zhuǎn)子沖片：

◆建立軸，根據(jù)導入模型，用drawcircle命令建立。

◆用類似方法分別建立電機外殼，還有磁瓦。

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第10頁。四、相關參數(shù)設置

1、材料定義及分配

◆選擇所有線圈，執(zhí)行Modeler/AssignMaterial命令，彈出材料管理器，選擇Copper材料，單擊確定按鈕，完成Copper材料的分配

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第11頁。◆選擇殼體，執(zhí)行Modeler/AssignMaterial命令，彈出材料管理器，選擇steel1010材料，單擊確定按鈕，完成材料的分配

◆選擇殼體和軸，執(zhí)行Modeler/AssignMaterial命令，彈出材料管理器，選擇steel1010材料，單擊確定按鈕，完成材料的分配

◆選擇轉(zhuǎn)子，執(zhí)行Modeler/AssignMaterial命令，彈出材料管理器，選擇DW470-50，如沒有此材料需自己添加。

彈出材料管理器，單擊AddMaterial按鈕，出現(xiàn)新材料編輯對話框，在Materialname文本框中輸入DW470-50，在第一欄相對磁導率（RelativePermeability)類型框中選擇非線性nonlinear，Value項顯示為BHCurve，選擇BHCurve進入BH曲線編輯器，在左側(cè)B和H框中依次輸入硅鋼片相應的磁通密度和磁場強度值

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第12頁。

DW470-50的磁通密度和磁場強度值見下表：

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第13頁?！舸磐撸x擇磁瓦把坐標系設定為建立的相對坐標系，便于徑向充磁，見下圖

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第14頁?！魣?zhí)行Modeler/AssignMaterial命令，彈出材料管理器，選擇相應的材料，單擊確定按鈕，完成材料的分配，如果沒有需添加材料。

選擇其中的一片磁瓦，執(zhí)行Modeler/AssignMaterial命令，彈出材料管理器（見右圖）磁瓦為永磁鐵氧體，選擇Y30，單擊clonematerial復制材料，在先有的材料基礎上修改

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第15頁。然后在彈出右圖對話框，在name欄填上材料名稱，下來菜單選擇NonlinoarPermanentMagnet,進行各項參數(shù)設置，填入Hc,Br等參數(shù)。單擊確定完成，選擇MaterialCoordinateType為笛卡爾坐標系Cartesian，XComponent的Value值為1，其余的為0，徑向充磁，另一塊磁瓦用同樣方法添加材料，不同之處：選擇MaterialCoordinateType為笛卡爾坐標系Cartesian，XComponent的Value值為-1，其余的為0，完成材料設置

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第16頁。2、求解區(qū)域

進行電機靜磁場分析時，不需要考慮轉(zhuǎn)子區(qū)域的旋轉(zhuǎn)運動，只需要建立一個包含整個電機求解區(qū)域的外面域即可。用drawcircle畫出求解區(qū)域，并定義transparent(透明度），調(diào)到1

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第17頁。3、求解參數(shù)設定

◆選擇電機求解域的外邊界，首先執(zhí)行Edit/Select/Edge命令，選擇邊界線，再執(zhí)行Maxwel2D/Boundaries/Assign/VectorPotential命令，彈出矢量邊界條件設置對話框，在Name框中輸入Boundary，Value值設為0ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第18頁。4、求解步驟設置

◆

單擊

彈出如下對話框，默認設置，單擊確定完成設置。

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第19頁。5、求解檢查

◆

自檢正確完成后，執(zhí)行Maxwell2D/Analysisall命令，或者單擊工具欄上

按鈕，啟動求解過程。求解過程中，工程進度欄中交替顯示系統(tǒng)計算過程的進展信息，如細化剖分、求解矩陣、計算力等，用戶可根據(jù)需求中斷求解，求解結(jié)束后，工程信息欄會彈出相應的提示信息

6、求解分析

◆

當有限元分析的模型、載荷、邊界、求解設置完成后，執(zhí)行Maxwell2D/ValidationCheck命令，或者單擊工具欄上

按鈕，彈出自檢對話框，當所有設置正確后，每項前出現(xiàn)對號提示

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第20頁。五、求解情況查看

◆執(zhí)行Maxwell2D/Results/Solutiondata命令，或者單擊工具欄上

按鈕，彈出解觀察對話框，通過對此對話框的各項操作，可以觀察求解的情況

解觀察對話框

收斂數(shù)據(jù)信息

模型剖分統(tǒng)計信息

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第21頁。1、模型剖分圖

◆將鼠標移至模型窗口，鍵盤操作Ctrl+A，選擇模型窗口中所有物體，執(zhí)行Maxwell2D/Fields/Plotmesh命令，可以圖形顯示電機模型剖分情況。剖分圖與模型圖的顯示切換可以通過項目管理菜單完成，只要單擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇Field/overlays/meshplot/mesh，選擇PlotVisibility，就可以切換到電機模型圖

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第22頁。2、觀察磁場分布

◆將鼠標移至模型窗口，鍵盤操作Ctrl+A，選擇模型窗口中所有物體，執(zhí)行Maxwell2D/Fields/A/Fluxlines命令，在彈出的場圖顯示設置對話框中設定顯示名稱，物理量Quantity中選擇磁力線分布Fluxlines，選擇所有物體allobjects可以圖形顯示等磁線分布

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第23頁。3、觀察磁通密度

◆將鼠標移至模型窗口，鍵盤操作Ctrl+A，選擇模型窗口中所有物體，執(zhí)行Maxwell2D/Fields/B/MagB命令，在彈出的場圖顯示設置對話框中設定顯示名稱，物理量Quantity中選擇磁力線分布MagB，選擇所有物體allobjects可以圖形顯示磁通密度云圖分布

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第24頁。4、觀察氣隙磁密

◆在想要看到氣隙磁密的位置畫一圓弧，Name改為air_gap

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第25頁。?執(zhí)行Maxwell2D/Fields/B/Calculator命令，彈出場計算器對話框

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第26頁。?單擊Quantity按鈕，選擇B，在場計算器的紅色區(qū)域出現(xiàn)Vec:<Bx,By,0>ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第27頁。?單擊Geometry按鈕，彈出對話框，選擇Line/air_gap，單擊Ok按鈕

ANSOFT靜磁場分析案例解析全文共31頁，當前為第28頁。?單擊Normal（Tangant）按鈕，其中Normal沿法向取值，

Tangant沿切向取值。依次單擊Undo、Pop按鈕，單擊Add按鈕添加，彈出對話框，將其Name改為B_gap，單擊OK按鈕，Air_gap將出現(xiàn)在名稱表達式區(qū)域。單擊Don