【技術(shù)篇】ansys Maxwell

1、在Maxwell環(huán)境內(nèi)只能畫直線、圓弧、圓等簡單形狀。

1、在AutoCAD建模時,定轉(zhuǎn)子圓心應(yīng)取(0,0)點。如果模型不在(0,0)點,應(yīng)采用帶基點復(fù)制的方法,將模型的圓心移至(0,0)。

2、各個面域須自行封閉。

3、模型轉(zhuǎn)換成面域。建模時,須保證構(gòu)成面域的邊界是可靠連接的。然后 繪圖?面域,選擇模型,按回車鍵,將所繪制的模型轉(zhuǎn)換成面域。

轉(zhuǎn)換成面域后,可以通過鼠標移動,刪除、Undo,來檢查模型的正確性。 4、輸出.sat格式模型文件

文件?輸出,選擇ACIS(*.sat)文件類型,取合適的文件名,點擊“保存”,框選要輸出的模型,回車。此時.sat文件已經(jīng)保存,可以在相應(yīng)文件夾找到.sat文件。

5、將.sat模型導(dǎo)入Maxwell

Modeler?Import,找到已輸出的.sat文件,點擊“打開”,則可輸入有限元模型。

6、有限元模型可以一次性建模輸入,也可以將各零件分別建模、轉(zhuǎn)換.sat、分別輸入。

1、選擇模型的每一面域,修改其名稱和顏色。

2、將屬于同一類的面域合并,以便施加勵磁、材料,提高工作效率。

按住Ctrl鍵,選中需要合并的各個面域,Modeler?Boolean?Unite

3、建立磁鋼、沖片等材料。

(1)準備磁鋼材料的Br、Hc,沖片材料的B-H曲線。 B-H曲線宜用記事本等編輯器,按要求的格式,輸入磁化曲線數(shù)據(jù),保存為.bh后綴名文件。磁化曲線格式為:

(2)鼠標右鍵點擊Materials,選擇Edit Library…打開材料庫

A、添加B-H磁化曲線

在打開的材料窗體,點擊Add Material…添加材料

在相對磁導(dǎo)率類型下拉列表選擇“Nonlinear”,使得Value出現(xiàn)“B-H Curve…”按鈕

點擊按鈕進入B-H曲線輸入窗體。點擊“Import Dataset…”查找并打開.bh曲線,觀察曲線

如果沒有問題,則“OK”確定。取合適的材料名稱,點擊“Validate Material”驗證,“OK”保存,完成沖片材料的建立。

B、添加磁鋼材料

對釹鐵硼和鐵氧體之類磁鋼,由于退磁曲線線性,只需要Br、Hc即可。

在材料庫窗體選擇一現(xiàn)有的磁鋼材料,點擊“Clone Material(s)”復(fù)制新磁鋼。在打開的磁鋼屬性窗體,點擊窗體下方“Calculate Properties for:”,選擇Permanent Magnet…,

在磁鋼屬性窗體輸入正確的Br、Hc,注意Hc為負值,正確的Br、Hc應(yīng)使得相對磁導(dǎo)率Mu為1左右。

a、 如果采用徑向充磁

應(yīng)選擇圓柱坐標系,對磁鋼N極使R為1,S極使R為-1。N、S極磁鋼分別用不同的名稱保存,例如保存N后,再Clone出S。 b、 如果采用平行充磁

N、S磁鋼的磁化方向可以通過局部坐標系設(shè)置,因此只需在直角坐標系保存一種材料。

4、施加材料

分別選擇區(qū)域,按鼠標右鍵,在彈出的菜單選擇Assign Material…,施加相應(yīng)的材料。

5、施加邊界條件

為選擇擬施加邊界條件的線段,應(yīng)打開選擇模式:

鼠標放置在上方工具欄,按鼠標右鍵,在彈出的菜單列表點擊“2D Modeler Selection Mode”,將選擇模式放置到上方工具欄

點擊Object,在下拉列表選擇Edge,將選擇模式切換為“邊”,從而可以選擇要施加邊界條件的邊。按鼠標右鍵,在彈出的菜單選Assign Boundary?Vector Potential,施加為第一類邊界條件,A=0。

6、施加激磁

選擇要施加激磁的繞組面域?按鼠標右鍵,在彈出的菜單選Assign Excitation?Current,施加激磁。輸入所選繞組面域的總安匝數(shù)(設(shè)本案例為靜磁場),更改激磁的Name,注意電流方向。電流方向可以由正負值確定,也可以由電流參考方向決定。

7、設(shè)置求解參數(shù) A、設(shè)置轉(zhuǎn)矩計算

選擇要計算轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子各面域,在工程樹鼠標右鍵點擊Parameters?Assign?Torque…,設(shè)置。

B、設(shè)置電感計算

在工程樹鼠標右鍵點擊Parameters?Assign?Matrix…,設(shè)置。每個線圈由一進一出構(gòu)成。

8、設(shè)置剖分參數(shù)

選擇要設(shè)置剖分參數(shù)的面域,類似上述方法進行設(shè)置。

9、設(shè)置求解參數(shù)

選擇Analysis,按鼠標右鍵,Add Solution Setup…,新建一求解,并修改求解的收斂誤差。

10、求解

選擇所建的求解設(shè)置,按鼠標右鍵,Analyze求解

1、查看磁力線

首先應(yīng)查看磁力線分布情況,以確定計算是否正確。

Ctrl+A選擇所求解的對象,鼠標右鍵點擊Field Overlays?…?Flux_Lines

選擇Flux Lines,點擊Done,顯示磁力線分布圖?？梢允髽穗p擊左側(cè)顏色分級,設(shè)置磁極線分布的密度。

2、查看磁密分布

通過查看磁密分布,可以分析電機的鐵心的飽和程度。方法類似上述。Field Overlays→…→Mag_B

3、查看氣隙磁場波形 1)Maxwell 2D-->Fields-->Calculator打開計算器 2)Quantity選擇B,Unit Vec選擇Normal,Dot運算 3)Add取名保存變量,例如Br 4)菜單Draw構(gòu)造要畫波形的線段、圓弧或圓 5)Results右鍵創(chuàng)建場圖,彈出的窗體Geometry選擇創(chuàng)建好的線段,物理量選擇創(chuàng)建好的Br,New Report創(chuàng)建波形圖。

4、查看剖分網(wǎng)格

Ctrl+A選擇所求解的對象,鼠標右鍵點擊Field Overlays?Plot Mesh… 5、查看計算的轉(zhuǎn)矩、電感、磁鏈 鼠標右鍵點擊Analysis的Setup,在彈出的菜單選擇Solutions…,即可查看當前方案的計算結(jié)果。

切換電感為磁鏈,即可查看計算的磁鏈值。

Ansoft Maxwell可以進行參數(shù)化計算、優(yōu)化、瞬態(tài)分析等等。

1、參數(shù)化計算

以開關(guān)磁阻電機磁化特性求解為例。為計算開關(guān)磁阻電機的性能,需要獲取該電機的磁鏈曲線族特性,即不同轉(zhuǎn)子位置和不同電流下的磁鏈曲線。為此需以轉(zhuǎn)子位置角度和勵磁安匝為變量進行參數(shù)化計算。

A、 建立勵磁安匝求解變量NI

選中項目,鼠標右鍵彈出菜單,選擇Design Properties…,打開變量屬性窗體。在彈出的窗體點擊“Add”,彈出變量輸入窗,輸入變量,注意設(shè)置單位。確定。

B、 建立轉(zhuǎn)子位置角度求解變量angle

1)選中轉(zhuǎn)子

2)在上方工具欄點擊旋轉(zhuǎn)命令

3)在彈出的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置窗體,將角度數(shù)值修改為變量angle(變量名稱可按自己習慣取),確定,給角度變量初值,例如0,確定。

C、 建立參數(shù)化計算

選中Optimetrics,鼠標右鍵添加Parametric…

在彈出的窗體“Add”添加變量Sweep表格,確定。變量計算范圍根據(jù)需要設(shè)置。

切換到Calculations欄目,如圖添加要計算的參數(shù):轉(zhuǎn)矩和磁鏈,Done確定。

切換到Options欄目,勾選Save Fields And Meshs,為以后查看求解的磁場分布和剖分網(wǎng)格做數(shù)據(jù)準備,這會占用一定的磁盤空間。確定,完成參數(shù)化計算設(shè)置。

D、 求解所建立的參數(shù)化方案

選中之前建立的參數(shù)化計算,鼠標右鍵,點擊Analyze開始計算。

E、 輸出參數(shù)化計算結(jié)果

選中之前建立的參數(shù)化計算,鼠標右鍵,點擊View Analysis Result…。

在打開的窗體切換到Table格式,Export計算結(jié)果,保存為.csv格式。用Execl打開鎖保存的.csv文件,即可以在Excel里整理、完成磁化曲線族和轉(zhuǎn)矩曲線族的作圖。

2、多線程計算

1)重新運行安裝包的Setup,Install Electromagnetics RSM(不同版本名稱或有差異,重要是RSM)。

2)安裝結(jié)束后,計算機開始菜單?…,在ANSYS、Maxwell文件夾找到Register with RSM,點擊自動注冊RSM。

3)以計算機名稱,根據(jù)計算機線程數(shù),添加計算線程。

4)選擇剛才建立分布式計算(假設(shè)名稱為DMA),即可以開始多線程的分布式計算。