沈工大电磁场仿真永磁同步电机静磁场.doc

沈 阳 工 业 大 学 工程电磁场理论仿真大作业 题目： 永磁同步电机静磁场分析 姓 名： 学 号： 完成时间： 2016 年 10 月 22 日 一、问题描述及仿真软件简介 1.问题描述：三相永磁同步电动机，由定子铁心、定子绕组、永磁体磁极、转子铁心组成。电机定子内径、外径分别为74mm和120mm，极数4，定子槽数24。然后求解电机的磁力线与磁通密度分布。该电机的模型为： 2.仿真软件介绍：本文使用的仿真软件是Ansys Maxwell 16.0。Ansys Maxwell是业界公认的非常好的电磁场仿真分析软件，可以帮助工程师完成电磁设备与机电设备的三维或者是二维有限元仿真分析，例如，电机、变压器、传感器与线圈等设备的性能分析。Ansys Maxwell主要是使用有限元算法，可以完成静态、频域以及时域磁场与电场仿真分析。Ansys Maxwell的最大优势就在于其自动化的分析流程，工程师在实际应用时，只需要指定模型的几何形状，材料属性，以及关键的输出参数，然后，Ansys Maxwell可以自动生成高质量的自适应网格。上述自适应网格可以把工程师从繁琐的网格划分流程中解脱出来，直面整个分析流程，使整个仿真分析流程简单化。 二、仿真过程描述 1.创建项目： （1）启动Ansys Maxwell16.0并建立新的项目文件 （2）定义分析类型 首先，执行Project/Insert Maxwell 2D Design命令。其次，执行Maxwell 2D/Solution Type命令，在弹出的求解器对话框中选择Magnetic栏下的Eddy Current求解器。 （3）重命名及保存项目文件 执行File/Save as命令，将名称改为pongfang后保存。 2.构建模型： （1）确定模型单位 执行Modeler/Units命令，选择mm。并单击Rescale to new units命令，然后点OK。如下图。 （2）绘制电机定子槽几何模型 执行Draw/Line命令进行直线绘制如下图 在屏幕下方的坐标对话框中分别输入线段的起末点的位置坐标，并选择绝对增量方式，依次输入 第一点（1.25，37.5） 第二点（1.25，38.0） 第三点（2.4，38.5） 第四点（3.4，46.5） 生成电机半槽直线部分模型如图所示： 选择已建立的线段，执行命令镜向操作Edit/Duplicate/Mirror，在X轴上选择任意两点以完成另半槽直线部分模型建立，操作如图所示： 执行命令弧线绘制命令Draw/Arc/Center Point。然后以(0，46.5)为中心连接(-3.4，46.5)和(3.4，46.5)。生成的如下图所示： 执行命令Edit/Duplicate/Around Axis，出现沿轴复制属性对话框，在Axis选择沿Z轴复制，相隔15度，进行24次复制。 执行弧线绘制命令Draw/Arc/Center Point，中心原点选择为（0，0），将各个定子槽之间用圆弧连接，将鼠标置于模型窗口，键盘操作Ctrl+A选择所有物体并执行命令 Modeler/Boolean/Unite，将所有线段连接，其结果模型为 （3）绘制电机绕组几何模型 执行Draw/Line命令，分别输入点坐标（2，39）、（3，46.5）以及（-2，39）、（-3，46.5）绘制两条直线，然后执行命令Draw/Arc/Center Point，中心原点选择为（0，46.5），以两侧点做标（3，46.5）、（-3，46.5）绘制弧线，并将所有线段闭合连接，执行Modeler/Boolean/Unite操作，合成一体。结果如下图所示： 执行命令Edit/Duplicate/Around Axis，选择沿Z轴复制，相隔15度，进行24次复制，生成所有槽绕组，槽绕组及单个绕组如图所示： （4）创建电机定子冲片模型 执行命令Modeler/Surface/Cover lines来创建面域。此时生成的电机定子槽与绕组面相互重叠，执行布尔操作命令Modeler/Boolean/Subtract将两者分开，其操作对话框如下图所示，在Blank Parts中选择定子槽，代表减操作，在Tool Parts中将24个绕组选择，代表被减操作。要将[Clone tool objects before operation]选择框选上。 执行Draw/Circle，绘制圆，在模型窗口中选择绝对增量Absolute，圆中心坐标（0，0），X与Y偏移坐标分别为（0，60），由于分析的永磁电机外径为120mm。同时选择新生