Maxwell

1.模型建好后另存为AUTOCAD2000/LT2000格式的图形文件；2.点击Maxwell图标起动软件；3.选择红色圈圈中的中间那个按钮，建立Maxwell2d模型，然后右键点击SolutionType并选择瞬态磁场。4.点击Modeler按钮，选择Import，选择刚刚保存的cad文件打开。5.模型打开后就导入了Maxwell中。Autocad中的图一.将Autocad中图形导入Maxwell中导入到MAXWELL中的模型PS：1.SolutionType中Magnetostatic是静态磁场分析，是指不随时间变化的磁场；2.Transient是指所求解各量随时间变化，如反电势、转矩等随时间变化的量。通常使用此求解器。二.将Autocad中图形导入Maxwell中后的处理注意：Maxwell中都是以面域为单位进行计算的（单独求某处磁密除外）将Autocad图导入后，不能直接进行运算，需要进行相应操作处理。以定子冲片为例。在Autocad中，定子外圆为一封闭的圆形，导入进来后直接成为一个圆形的大面域将所有东西囊括（左图）。而由槽形成的面域（右图），将二者相”减”才为定子冲片。转子与转轴同理。具体操作为：选中两者，点击Modeler→Boolean→Subtract三.在Maxwell中绘制绕组模型通过使用菜单栏上红色的部分绘制绕组模型。12槽八极为分数槽双层绕组，其建模过程为：先在一个槽内画一个矩形→选中→Edit→Duplicate→Mirror（或直接使用图中蓝色圈圈中按钮）三.在Maxwell中绘制绕组模型选中槽内的两个矩形（绕组）→Edit→Duplicate→AroundAxis→选择30度12个（或直接使用图中绿色圈圈中按钮）四.在Maxwell中绘制Band及RegionBand：用于将静止物体和运动物体分开，在电机模型中，Band不能与任何模型交叉，可以沿自身滑动，但不能妨碍其他物体。即：将Band看成是电机的转动部分，由Band面域包围转子转动，这里Band圆的直径要大于转子外径小于定子内径。右图为建立的Band面域，我通常选择在气隙1/2处。Region：电机求解域，Maxwell为有限元分析，要设置一个求解区域，包围所有的模型进行求解，将其设置为与定子外径重合的圆即可。PS:点击所选模型Eidt→Properties可以选择模型的颜色、透明度和更改名字等。这里，最下面一项为透明度。五.在Maxwell中赋材料这里，绕组材料为铜copper定转子为DW465磁钢材料为NdFeB30Region材料为真空Band材料为真空转轴材料为真空具体步骤为：1.点击图中蓝色部分选择好一个，点击一次确定，再次进入选择下一项材料五.在Maxwell中赋材料由于磁钢有充磁问题，在选择磁钢材料NdFeB30时候，先复制,再点击EditMaterial，选择柱坐标系(选择蓝色柱坐标系，此为设置磁钢充磁方向）R处+1为N极，-1为S极这样就完成了径向充磁的N、S极设置，选择不同设置下的NdFeB30即可得到N、S极磁钢。五.在Maxwell中赋材料在设置、选择完材料后，对建立的模型进行材料赋予六.绕组分相选中电机模型中一个绕组矩形，右键→AssignExcitations→Coil，这里名字设置为PA（AX中的A）表示A相正向线圈（在软件中默认是指向平面外，导体数输入为28，又由于是单齿绕绕组，所以一个槽内导体数为56）下一页PPT为设置A相负线圈。六.绕组分相同理选中与上个线圈左侧紧邻槽内的绕组矩形，右键→AssignExcitations→Coil，这里名字设置为NA（AX中的X）表示A相负向线圈。同理以逆时针ABC→ABC→ABC→ABC的顺序，完成12槽8极电机绕组设置。右3图为将所有线圈的正负向以及导体数设置好，接下来就是设置ABC三相。六.绕组分相设置ABC三相右键点击上页工程管理栏中的Excitations→AddWinding.这里，将绕组名称设置为WindingA,Type选择为Current电流源并设置为0（分析空载导线选择Stranded，NumberofParallelBranches(并联支路数为1)。再次右键单击Excitations下WindingA选项，点击AddCoils选项将A相所有线圈加入到绕组中。右图为绕组中加完线圈的A相。同理，完成B、C相。七.铁耗设置右键点击Excitations→SetCoreLoss→选中Stator、Rotor。但值得强调是，铁耗的仿真计算并不十分准确，仍需要实际测量来确定八.磁钢涡流损耗设置将所有磁钢选中，右键点击AssignExcitation→Current→将其设置为0电流激励即电流值设为0A→Excitations→SetEddyLoss→选中磁钢（PS，这里还要设置磁钢电导率，而NdFeB30材料特性中磁钢电导率已经设好，所以不用再设置）磁钢电导率PS：涡流损耗也不是很准九.边界条件由于使用的是全模型，所以使用最简单的边界条件设置即可。点击菜单栏中的Eidt→Select→Edge→选择电机模型的定子外圆→点击工程管理栏处的Boudary→Assign→VectorPotential→设置为0；在设置完边界条件后再Eidt→Select→Project把选取调回“选择项目”。十.剖分以定子为例，在Sheets中选中定子，然后右键AssignMeshOperations→InsideSelection→LengthBased。剖分规则有好几种，这里选择基于内部剖分。限制最大长度为5mm，不限制单元数。剖分的粗细程度对结果影响较大，剖分越细致越占用电脑资源。这里：定子：5mm转子硅钢：3mmBand：1mmRegion:8mm磁钢：2mm这里的剖分形式及剖分数值是我常用的设置，具体应依据个人经验。十一.运动设定在Sheets中选中Band→右键点击→AssignBand→在设置对话框中，Type类型中的Motion选项选择旋转运动Rotation，运动围绕坐标系为整体坐标系，运动方向为正向，即逆时针方向。Data中InitialPosition为该电机旋转的初始位置角，这里需要自己设定，这里先不予考虑放在后面再说。在机械设置中，不考虑瞬态，将电机转速设置为1500rpm。再右键点击Model选项→SetModelDepth设置电机轴向长度，这里为20mm。十二.求解设定这里，右键点击Analysis→AddSolutionSetup。设置仿真时间为0.02s，步长设置为0.0001s，接着在SaveFields中点击Addtolist，将具体设置增加到时间菜单中。十三.分析自检这里，点击菜单栏中的红色部分，进行自检自检没有问题分析十四.结果分析计算完成后，使用Ctrl+A全选模型，再工程栏下方FieldOverlays处点击Plot可以查看剖分情况。值得注意的是，在左下角处有一个时间Times=-1，其意义为在电机转动前的情况，电机这里的Times，将时间该为除-1外的任意值，可以观察剖分信息（PS：只有开始仿真了才能看到剖分信息）十四.结果分析仍使用Ctrl+A全选模型，再工程栏下方FieldOverlays处点击Fields→A/B中的Flux_Lines/Mag_B可以查看磁力线与磁密情况。时间设置同查看剖分结果，选择不同的时间，可以看到不同时间处的磁力线与磁密分布。我画的这个挺饱和啊….十四.结果分析点击FieldOverlays上面的Results，可以观察电机的电磁仿真图形，以空载反电势为例。PS：Maxwell版本不同，所以选择其在标注最值、均值、有效值的位置可能不同，但都是在TracesCharateristics里。在选择的波形图上右键点击，有Export选项，可以导出数据。空载反电势十五.初始位置角的设定通常情况下，将A相轴线与d轴轴线重合为电机运行的初始位置，在用RM模块建立模型一键导入Maxwell里面是自动将A相轴线与d轴重合的，我们自己导入的话就需要自己设置。对所建模型中转子所在的位置，逆时针旋转某一角度，使得电机A相绕组通正向电流产生的磁场方向与转子磁场方向反向。而该角度，就是转子初始位置角（initialposition）。之所以是反向而不是重合，是因为ansoft默认电机采用电动机惯例，也就是电流和反电动势反向。所谓A相绕组通正向电流，即A相带电流方向为流出纸面（positive），X相带电流方向为流入纸面（negative）。至于A相绕组通正向电流产生的磁场方向，可使用右手螺旋定则判定。此时指定的转子初始位置角，使得A相初始时刻交链的磁通为负的最大值，因此A相初始时刻感应电势大小为0，进一步分析还可以得出，A相初始时刻感应电势相位也为0。因此A相感应电动势表达式为EA=Em*sin（ωt），其他两相可依据三相对称关系写出。由左图可以看出，定义的PA为流出纸面的。十五.初始位置角的设定左图所示为流入纸面的即设置的NA由右手定则可知，A相轴线方向是即为A相绕齿的中心线，d轴轴线为N极中心线。两者相差15度，所以在Model→MoutionSetup→Data里写上15度，这里+15为转子逆时针转15度。这样，A相轴线就与d轴轴线对齐，空载A相磁链负向最大，感应电势为0。(原因在下页)初始位置角即确定。画图不会画…只能手写加比喻了…在设置完初始角后，重新仿真。只仿真了一会。至此，空载仿真完事。空载磁链空载反电势