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《用MATLAB偏微分方程工具箱PDE-Box求解空载磁场》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、作业：电机电磁场有限元分析-用MATLAB偏微分方程工具箱求解空载磁场电机与电器2009级张华一、电机数据的选取:电机的设计数据选自AnsoftRmxprt11软件中自带的电机实例，数据文件位于该软件主程序文件夹下的Examplesrmxprt5syng3bjs7-6-1.pjt中。该实例是一台6极同步发电机。从Rmxprt的DesignOutput中iJ以找出该电机的一系列的工作参数。为了得到空载磁场,要从屮找出空载励磁电流—No-LoadExcitingCurrent(A)：735.793为绘制求解区域其机构，要得到其尺寸数据，其迭片结构如图1所示。(具体
2、尺寸在打开文件bjs7-6-l.pjt后可以看到)图1求解电机的迭片图二、确定求解区域为了简化分析，选用一个极下的区域进行求解，根据半周期条件，可以求得整个区域的解。三、使用有限元软件进行求解这里采用MATLABPDEtoolbox进行空载磁场的有限元求解，求解后并与Ansoft2D所生成的同一电机的解进行了一致性的比较。1.MATLABPDEtoolbox的介绍。MATLAB的偏微分工具箱提供了图形用户界血的解法工具，此优点使偏微分方程工具箱在实际中得到了很多的应用。图形用户界面可以画出二维图形，从而定义偏微分方程的边界条件，可以定义偏微分方程，建立、细分网格，并
3、通过计算在计算机上显示最终结果。2.求解区域的绘制。根据电机的结构数据和迭片结构，编写MATLAB程序在PDEtoolbox的GUI中精确绘制出求解区域。①绘制电机轮廓图利用基木封闭曲线（如椭圆、多变形）的绘图函数绘制出电机的轮廓如图2所示。图2PDEtoolbox屮的电机轮廓图将求解问题确定为Magnetostatics（静磁场求解），再把Setformula改为：REC1*（DELTA1+S1+S2+R2+R1+R3+POLEBODY+P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+PI0+P11+P12+D1+D2+D3+D4+D5+D6+P13+P14
4、+P15+P16+P17+P18）即可得到求解区域范围。②裁减求解区域需要对求解区域内的多余的线条进行删减，才能得到和迭片结构图。然后才能定出各个子区域以及边界条件。选择Boundary菜单，进入BoundaryMode,选定要裁减的线条后，使用Boundary菜单的RemoveSubdomainBorder命令对其进行裁减。得到图3所示的求解区域图3裁减后的求解区域1.边界条件的设定在Boundary模式下，因为沿径向方向的边界满足第二类边界条件（Neumann条件），沿周向方向的边界满足第一类边界条件（Dirichlet条件），所以分别选定并双击这些边界，在弹出
5、的对话框中（图4所示）选定相应的边界条件，参数（相关系数）都为默认值。可以发现，Neumann边界的颜色变成了蓝色。图4边界条件设定对话框1.求解子区域的设置选择PDE菜单,进入PDEMode,使用showsubdomainlevels命令，可以看到各带编号的子区域（图5所示）。可见区域1,3分别为定转子的铁心；2是空气隙；4是转轴；5,6是励磁绕组区域。图5PDE模式下带编号的子区域双击各个子区域，可弹出求解区域设置的对话框（图6所示），分别输入各子区域内的材料的相对磁导率（mu）和电流密度（J）。由于励磁线圈、转轴的磁导率都非常小，所以可以认为它们的相对磁导率（
6、mu）为1,与空气相同。当忽略铁心饱和的影响时，可以把定转子铁心区域（1,3区域）内的mu的值设置为5000；考虑饱和非线性影响时，可以设置mu的值为5000./（l+0.05*（ux.A2+uy.A2））+200o同时，除了5,6区域内的电流密度分别为J二0.1813（由空载励磁电流除以线圈面积得，单位A/mm2）,和J=-0.1813外，其他区域的J都是0。图6求解子区域设置对话框1.网格的划分选择PDE菜单,进入PDEMode,使用InitializeMesh命令生成有限元网格,再执行执行RefineMesh命令进一步细分网格，得到图7所示的网格划分。图7网格
7、划分PlotSelect!*Plottype:Property:pColor[7Contour
8、magneticpotential厂Arrows
9、magneticfluxdensityd厂Deformedmesh
10、magneticfluxdensityJ厂Height(3-Dplot)
11、magneticpotentialJ厂AnimationOptions..・1图8绘图设置2.求解有限元问题选择Solve菜单，执行Parameters命令，弹出求解器设置对话框。因为之前选用了非线性的铁磁材料，磁导率则为非线性，所以在设置对话框中选择”Usenon-linear
