丰田prius的中文文Ansoft Maxwell 3D操作流程

Ansoft3D电机设计流程一、创建项目双击图标打开Ansoft软件。maxwell界面，在菜单栏选择菜单项目File﹥New右击，选择Rename，输入Prius单击图标，进入3D求解域。在项目管理窗口右击，选择Rename命令，输入1_Whole_Motor，如下图所示。二、设置单位选择菜单项目Modeler﹥Units。选择Units：mm（millimeters）三、创建3D模型1、创建定子使用UserDefinedPrimitive创建定子选择菜单项目Draw﹥UserDefinedPrimitive﹥Syslib﹥Rmxprt﹥SlotCore如右图填入数据，创建定子三、创建3D模型（续）点击创建的窗口，双击SlotCore1，并把SlotCore1改为Stator注意：之后可以添加材料属性三、创建3D模型（续）2、创建转子使用UserDefinedPrimitive创建转子选择菜单项目Draw﹥UserDefinedPrimitive﹥Syslib﹥Rmxprt﹥IPMCore采用下表所给定的数据来创建转子三、创建3D模型（续）三、创建3D模型（续）点击创建的窗口，双击IPMCore1并把IPMCore1改为Rotor3、创建磁体UserDefinedPrimitive可以创建磁体，但有不同的参数。UDP可以创建不同的拓扑选择菜单项目Draw﹥UserDefinedPrimitive﹥Syslib﹥Rmxprt﹥IPMCore用下页给定的值创建磁体三、创建3D模型（续）三、创建3D模型（续）点击刚刚创建的项目，将IMPCore1的改为Magnets。将磁体的颜色有系统默认色改为浅红色。三、创建3D模型（续）4、创建绕组使用UserDefinedPrimitive创建绕组选择菜单项目Draw﹥UserDefinedPrimitive﹥Syslib﹥Rmxprt﹥LapCoil用下面的值创建定子三、创建3D模型（续）三、创建3D模型（续）双击LapCoil，将材料由vacuum改为Copper如果你想使绕组操作容易些，选择Rotor，StatorandMagnets，选择菜单View﹥HideSelection﹥Activeview或者使用工具栏按钮将LapCoil1的颜色改为黄色三、创建3D模型（续）选择LapCoil1，沿着Z轴旋转7.5deg，右击选择菜单项Edit﹥Arrange﹥Rotate或者使用图标三、创建3D模型（续）选择LapCoil1。线圈第一个是A相，复制这个线圈来创建第一个线圈的C相和B相。右击选择菜单项目Edit﹥Duplicate﹥AroundAxis或者使用图标三、创建3D模型（续）将LapCoil1_1和LapCoil1_2的名字改为PhaseC和PhaseB，PhaseC的颜色改为青绿色，PhaseB的颜色改为淡蓝色，将LapCoil1的名字重置为PhaseA。选择PhaseA，PhaseB和PhaseC，右击选择菜单项目Edit﹥Duplicate﹥AroundAxis或者使用图标输入45度和总数为8，这将创建所有的需要绕组。三、创建3D模型（续）电机几何模型完成了，如果你想隐藏电机的其它部分，选择Rotor，Stator和Magnets，选择菜单项目ViewShowSelectionActiveview或者是使用工具栏按钮三、创建3D模型（续）依据我们所用的不同的求解器及我们需要获得的电机性能参数，可能会增加新的物体（在设置剖分和运动属性时会用到）。保存项目，点击Maxwelldesign‘1_Whole_Motor’，右击选择‘Copy’。点击项目名字，右击选择‘Paste’，改变复制的项目名为2_Partial_motor.我们可以充分利用电机的拓扑结构来减少所仿真电机的尺寸。电机极数为8，我们可只仿真电机的一个周期，这是可行的，因为定子（1）有48槽（8是48的除数），（2）三相定子绕组是有45度的为一周期分布。从现在开始，我们将使用theMawxelldesign'2_Partial_motor'来进行仿真。我们同时还有一个电机整个区域的备份以备在其他的研究中使用。从模型树选择所有的项目（或者使用ctrl-A命令），右击选择EditBooleanSplit或者使用工具栏图标选择XZ平面，保持positive面四、减小3D模型尺寸（续）注意：在这过程中，许多信息将会在对话窗口中出现，这些信息提示我们一些物体由于完全在所保留的模型之外而不被保存。我们得到电机半个区域的模型。继续选定所有选定的物体，右击选择Edit﹥Arrange﹥Rotate或者使用图标沿着Z轴旋转方向输入-45deg。四、减小3D模型尺寸（续）被选中的物体继续进行操作，右击选EditBooleanSplit或者使用工具栏图标选择XZ平面，保持negative面被选中的物体继续进行操作，右击选择Edit﹥Arrange﹥Rotate或者使用图标沿着Z轴旋转方向输入45deg，。3D模型如右图所示。四、减小3D模型尺寸（续）四、减小3D模型尺寸（续）选择DrawRectangle1.在坐标输入窗口，输入方体的位置X：0.0，Y：0.0，Z：-100.0，按Entry键输入2.在坐标输入窗口，输入方体的相对尺寸dX：200.2，dY:0.0，dZ:200.0,按Entry键输入如果半径按钮“Automaticallycoverclosedpolylines”检查ToolsOptions3DModeler(如第五页表示的)，获得2Dsheet。如果这个选择不可以，你需要检查多叉线，右击选择EditSurfaceCoverLines.四、减小3D模型尺寸（续）将PhaseA改名为PhaseA1，PhaseA_7改名为Phase2，将PhaseB，PhaseB_7,PhaseC和PhaseC_7分别改名为PhaseB1，PhaseB2，PhaseC1和PhaseC2。我们现在可以创建一个包围电机的区域。由于磁力线分布集中在电机内部，所以我们不需要创建很大的区域。使用工具栏图标如图所示在XZ平面创建表格四、减小3D模型尺寸（续）选择菜单栏DrawRectangle1、在坐标输入窗口，输入方体的位置X:0.0，Y:0.0，Z：-100.0，按Enter键输入2、在坐标输入窗口，输入方体的相对尺寸dX：200.0，dY:0.0,dZ:200.0,按Enter键输入检查ToolsOptions3DModeler(如第五页所说的那样)如果你有单选按钮“Automaticallycoverclosedpolylines”，可以获得一个2D平面。如果选择不可以，你需要选择polyline，右击选择EditSurfaceCoversLines.四、减小3D模型尺寸（续）设置2D平面为Rectangle1，右击选择EditSweepAroundAxis注意：选择的模型需要设置这个操作按指定窗口中的参数输入。四、减小3D模型尺寸（续）将面域从Rectangle1的名字改为Region，确保真空是选择的材料，你可能通过增加区域的透明度来改变其渲染效果。五、电机的材料特性（续）切换从物体表面模式可通过点击'f'按钮来或者使用工具栏图标选择永磁体PM的表面的如右图所示五、电机的材料特性1.永磁材料特性Prius永磁体（PMs）是高强度的永磁体。为了定义永磁体磁化方向，我们需要为单独的定义每一块永磁体，选择Magnets，右击选择EditBooleanSeparateBodies.重命名Magnets为PM1和重命名Magnets_1为PM2.由于永磁体是不断旋转的，使用固定坐标系（CS）对其进行定向是不可能的。所以我们有必要使用体坐标系。体坐标系是一种与物体表面相关联的坐标系。当物体旋转时，体坐标系随之旋转。Prius'sPMs所用永磁体定向如下图所示。因此，我们有必要使用体坐标系对每一永磁体进行定向。五、电机的材料特性（续）创建与这表面相关联的体坐标系：1、选择菜单项目3DModelerCoordinateSystemCreatFaceCS或者选择工具栏的图标2、这时模型处于绘图状态我们希望体坐标系的坐标原点处于被选中的平面上。我们用鼠标捕捉面的任一对角点，可使用“snaptovertexsymbol”，这样就确定了体坐标系的中心。3、你还需要确定X轴的方向，鼠标捕捉面的另一顶点。五、电机的材料特性（续）创建了体坐标系，它的默认名是FaceCS1。把它名字改为PM1_CS.重复同样的操作来创建与PM2关联的体坐标系PM2_CS。确认它的X轴正方向指向气隙。五、电机的材料特性（续）如下所示，通过点击Globle来重置工作坐标系为全球坐标系。编辑物体PM1的属性，选择PM1_CS坐标系统来改变物体的定向。这坐标系统为永磁体磁化方向的基准方向。五、电机的材料特性（续）要想进入材料数据库，点击材料按钮（默认材料为Vacuum），普瑞斯混合动力车用永磁材料不属于材料库的一部分，点击Addmaterial按钮。五、电机的材料特性（续）有个特殊的菜单可用来修改永磁体材料参数。在View/Edit材料窗口的下方，选择“PermanentMagnet”进入。五、电机的材料特性（续）根据下面窗口的数据来输入永磁材料参数五、电机的材料特性（续）将材料的名字改为N36Z_20根据图形，如果PM1_1CS坐标系的系统X轴正方向如下图所示背离气隙，则我们设置Xcomponent的值为1，Y和Zcomponents的值为0，否则Xcomponent的值为-1，Y和Zcomponents的值为0。五、电机的材料特性（续）材料定义完成之后关闭窗口之前点击Validate按钮编辑PM2的属性，选择PM2_CS坐标系系统可对物体的定向进行修改。这个坐标系系统用来定义永磁体磁化方向的基准方向。如果定义的PM2_CS与PM1_CS是一致的（X轴指向气隙），你可以使用同样的材料N36Z_20赋给PM2。如果不是如此，可以复制材料N36Z_20，并更改其定向与PM2_CS相一致。2、硅钢片定义定子和转子使用相同的材料，选择目标Stator和Rotor，编辑它们的属性，改变它们默认的材料，在材料库中，添加一名叫M19_29G的新材料。五、电机的材料特性（续）由于铁芯材料是非线性的，进入non-linearB-HCharacteristic窗口，将其相对磁导率由“Simple”改为“Nonlinear”。在Valuecolumn点击BH曲线，就出现BH曲线输入窗口五、电机的材料特性（续）用如下给定的值输入B-H特性曲线五、电机的材料特性（续）一旦B-H曲线输入了，我们需要输入硅钢片叠压系数，叠压系数是由于绝缘而引起的有效比值，我们也可以在Maxwell中给定叠压方向。如上所示改变Compositionvalue由原来的“Solid”改为“lamination，Maxwell认为相对磁导率的均质化方向沿硅钢片叠压方向。1、硅钢片叠压系数为0.94，意味着有6%的硅钢片片间绝缘2、输入V(3)（Z轴）为叠压方向在这个例子中我们忽略了涡流电流，也就是硅钢片的电导率为0。在退出的View/Edit材料窗口时，确认材料已改变。五、电机的材料特性（续）将材料M19_29G赋给Rotor和Stator。六、设置主从边界条件设置主/从边界条件能充分利用电机周期性的特点，下面将定义两种边界：主边界和从边界。从边界上任一点的磁强强度与主边界上任一点的磁强强度相对应（大小相等，同向或反向）。在当前视窗中选择物体Region，右击选择ViewShowInActivebelow改变选中的模式为Face选择Region一条边界线六、设置主从边界条件（续）