JMAG案例实作

1JMAG案例實作單相風扇馬達(2D/3D模型)—修訂(6)勢流科技陳桂村2目錄•JMAG檔案格式與架構•JMAG–CAE實施流程•JMAG操作練習的資源•模型簡化•建立新專案•設定材料參數•建立實物件網格•設定分析條件•建立氣隙網格•建立驅動電路•設定分析計算的方法•展示模擬結果•3D模型網格(實體、氣隙)3檔案格式功用開啟方式.JSP專案開啟[File]=[Open].SSV含模型幾何、材料性質、條件設定、網格在.JSP架構下，以[File]=[Input]載入以[File]=[Export]另存.CCT含模型驅動電路.JCF(1)含(.SSV)+(.CCT)的資料，但不含模型幾何(2)執行分析計算.PLOT含所有分析結果資料[File]=[Open]JMAG的檔案格式4JMAG--CAE實施流程5JMAG操作練習的資源•JMAG安裝後的內建Tutorial(近30例Step-by-Step練習)–C:\ProgramFiles\JMAG-Studio10.0\Tutorial•JMAGApplicationCatalog實例(近90餘範例)–JMAG使用者皆可藉專屬密碼、帳號，至JSOL原廠網站下載•JMAGSelf-LearningSystem(SLS)線上自學系統–JMAG使用者皆可藉專屬密碼、帳號，至JSOL原廠網站學習•JMAG使用手冊–Pre/Post–Solver6磁鐵磁框定子矽鋼片線圈20.6mm14mm47.1146.20轉換因數7局部模型簡化•簡化的考量：–幾何週期–電氣週期•衍生條件：–週期性邊界(PeriodicBoundary)8(3D2D)模型簡化•簡化的限制：–線性材料消除Z方向磁通變化–轉換因數•各組件積厚值不同時調整氣隙磁通比例•參投影片(#24)9建立新專案(JMAG)3D轉成2D模型的轉換因數建立新專案載入CAD檔建立區塊10建立新專案•在JMAG開啟一新專案•[File]=[New]•設定如下：1)分析模組：[2DTransientResponseAnalysis]2)Unit:[mm]3)Tolerance:選內定值[0.001]4)Location:指定儲存路徑D:\JMAG&SPEED\練習檔(2D)FileName:輸入專案名稱(如：EX_2D)，此名稱將在上述儲存路徑下建立一個資料匣，以儲存專案進行過程所產生的檔案D:\JMAG&SPEED\練習檔(2D)\EX_2D\......11新專案設定對話框12JMAG前處理視窗環境13載入CAD檔•[File]=[Import]=[SaveData]•選取[2D_JMAG.ssv]，然後按[開啟]14JMAG建模的幾何物件•Entity(2D實體)建構幾何外形•Region(區塊)進行下列設定–材料–分析條件–網格進行FEM分析•Solid(3D實體)•Element(元素)•Node(網點)15馬達幾何尺寸標示1617建立區塊區塊(Region)的作用：(a)設定材料(b)建構網格18建立區塊步驟(1)•依次按選[SelectEntity]和[SelectAll]便捷鈕=所有線條呈紅色[View]=[InvertColors]可轉換JMAG操作視窗之背景顏色(黑、白交替)19建立區塊步驟(2)•按選[CreateRegions]便捷鈕=所有線條所圍之密閉區域生成呈綠色區塊20建立區塊步驟(3)•[View]=[DuplicateRegion]於是各區塊呈現如下圖所示之顏色。•[注意]：粉紅色：該區塊含蓋有其它區塊藍色：所有區塊不含蓋任何其它區塊21建立及設定材料參數建立材料參數設定材料參數22建立材料參數•[Conditions]=[ModifyMaterials]•在[MaterialList]對話框中，設定下列材料：–磁鐵：參見投影片(#23~29)數據–磁框：50H600(IsotropicMagneticSteel)–培林,軸承套筒：省略–轉軸：省略–定子：50H600(NipponSteel)(IsotropicMagneticSteelsheet,等方性磁性鋼片)–線圈：Coil其電磁特性對馬達輸出結果影響不顯著23磁鐵材料數據•橡膠磁石–Br=0.245[T]–Hc=169000[A/m]•RelativePermeability=1.15*0169000245.015.1muy7104ty)Permeabili(Air0muy註*廠商提供24磁鐵材料[Material]對話框:•[Name]:Magnet•[MagnetizingProperties]參見投影片(#25)•[MagnetizationDirection]參見投影片(#26,27)•[Type]:Magnet•[CoerciveForce[A/m]=248430*參考投影片(#4)248430)(169000轉換因數註*25磁鐵磁化性質•[MagnetizingProperties]對話框:–[Type]:[LinearMaterial]–在[RecoilRelativePermeability]群組區:•[Real]:1.15–[OK]26磁鐵磁化方向•接續投影片(#24)•[MagnetizationDirection]對話框:–選取[RadialPattern(CircularDirection)]27磁鐵磁化方向(1)•[RadialPattern(CircularDirection)]對話框:–[NumberofPoles]:4–[StartingPositionthetaθ[deg]]=4528磁鐵磁化方向(2)•本馬達磁鐵為4極，每極為滿節距(FullPitch)，即每極佔90゜•[StartingPositionthetaθ[deg]]=45的意義為磁極中心軸在極座標(θ,r)45゜的方位θ=45゜θ=0゜29磁鐵的電性參數•按[ElectricProperties]標籤鍵–在[Type]對話框選[Constant]–檢選[UseMaterialDatabase]30定子材料•[Material]對話框:•[Name]:Stator•[MagnetizingProperties]•[Detail]參見投影片(#33)•[Type]31定子磁化性質•[MagnetizingProperties]對話框:–[Type]:[NipponSteel(MaterialDatabase)]–在[PointSequence]群組區•[Setting]•在[MaterialDatabase]對話框–[Category]:“Non-oriental”–選[50H600]項–[OK]3233定子-薄層因數•接續投影片(#30)--[Detail]項•定子“薄層因數”–[LaminationFactor]=98%定子積厚矽鋼片各別厚度總和(%)薄層因數註*34定子-電性參數•按[ElectricProperties]標籤鍵–檢選[UseMaterialDatabase]–在[In-PlaneDirection]群組區選[Constant]–在[LaminationDirection]群組區選[Constant]35磁框材料•[Material]對話框:•[Name]:Frame•[MagnetizingProperties]•[Type]IsotropicMagneticMaterial36磁框磁化性質•[MagnetizingProperties]對話框:–[Type]:[NipponSteel(MaterialDatabase)]–在[PointSequence]群組區•[Setting]•在[MaterialDatabase]對話框–[Category]:“Non-oriental”–選[50H600]項–[OK]3738線圈材料•[Material]對話框:1.[Name]:Coil-A12.[Type][註:]依相同步驟設定其他線圈(Coil-A2,Coil-B1,Coil-B2)材料。39線圈相關參數與條件•驅動電路線圈元件–匝數(turns)：輸入各相、每一齒槽內的線圈數目–電阻(ohm)：輸入各相總電阻值•[Conditions]=[FEMCoil]繞組設定–定義各線圈電流方向diNddidLAlR40完整的材料表•材料參數設定完成後，[MaterialList]如圖所示•材料(ID8&ID9,Air_REGION)係建構空氣間隙及滑移氣隙網格時，自動建立並列入材料表中41設定材料參數(1)•[Conditions]=[ModifyMaterials]•在[MaterialList]對話框開啟狀態=點選[Assignment]群組區中的[Region]•按選[SelectRegion]便捷鈕=點選第2項--[MagnetMagnet]=選如圖示的區塊，使該區塊周緣呈黃色=按[Apply][註：]1.區塊生成後，所有材料均(自動)暫設為第1項之材料性質2.此後，依上述步驟逐一完成其他各材料性質之設定3.每一材料賦予不同顏色以為區別步驟[1]步驟[2]步驟[3]步驟[4]42設定材料參數(2)步驟[1]步驟[2]步驟[3]步驟[4]43完成材料設定的模型44建立各別區塊網格設定實物件網格的方法：(1)[Mesh]=[AutomaticGeneration](參數自動生成)(2)[Mesh]=[ManualGeneration](手動生成)45參數自動生成實物件網格•[Mesh]=[AutomaticGeneration]•選[AutomaticGeneration]對話框的[BySize]標籤鍵•選取[Parts]欄內所有項目–左滑鼠鍵點選第一項=按鍵盤[Shift]鍵=左滑鼠鍵點選最末一項–[ElementSize]=0.75(mm)–按[Update]鈕•按[GenerateMesh]鈕，生成實物件網格4647手動生成實物件網格48•[Mesh]=[ManualGeneration]•按選[SelectRegion]便捷鈕•逐一點取每一區塊以設定網格•在[ManualGeneration]對話框中–[EntityType]:Triangle–選[SpecifyNumberofDivision]–在[NumberofDivision]文字區輸入各邊網格數，然後按[Apply]–完成各邊網格數設定後，按[GenerateMesh]手動生成網格的步驟49[註：](1)相鄰區塊接緣的網格數需對應而一致(2)各區塊邊緣的網格數配佈，參見投影片(#47)圖為所有區塊的手動生成網格50刪除重複/自由格點無論手動或參數自動生成網格，都需進行重複格點刪除1)[Mesh]=[Node]=[DeleteDuplication]2)[Mesh]=[Node]=[RenumberNodes]3)[Mesh]=[Element]=[RenumberElements]51設定分析條件分析條件列表PeriodicBoundaryMotionElectromagneticForce&TorqueFEMCoil檢視“SymmetryBoundary2D‖&―Slide‖條件“Step‖的條件“AnalysisControl‖的條件52分析條件列表將完成下列條件設定：1)AnalysisControl2)Step3)PeriodicBoundary4)Motion5)ElectromagneticForce&TorqueCalculation6)FEMCoil(含Coil-A和Coil-B,共2個)7)Slide8)SymmetricBoundary2D[註：]7)&8)項於生成氣隙網格時自動產生53建立分析條件的步驟•[Conditions]=[ModifyCondition]•在[Cond