基于maxwell的永磁同步电机静磁场分析实例

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1、基于maxwell的永磁同步电机静磁场分析实例4.2.1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，电机为对称结构可以建立四分之一模型，为了使读者更加清晰的了解整个电机模型的建立情况，本例采用整域求解，问题求解电机的平均电磁转矩及场图分布。该电机的模型示意图如图4-1所示。图4-14极24槽永磁电机结构示意图通过本问题的分析，读者可以学习掌握Maxwell2D基本几何模型建立方法，激励源加载、力及力矩

2、参数的设置、永磁材料的定义及简单的场图处理。Ansoft软件进行有限元分析的基本步骤如下：1创建项目及定义分析类型2建立几何模型3定义及分配材料4定义及加载激励源和边界条件5求解参数设定6后处理4.2.2创建项目Step1.启动Ansoft并建立新的项目文件假设用户计算机已经安装了Microsoft公司的Windows操作系统和Ansoft公式的12版本Maxwell2D/3D电磁计算软件，用鼠标左键双击桌面上的Maxwell12图以启动Maxwell，启动后的Maxwell12其界面如图4-2所示

3、。图4-2Maxwell12启动初始界面执行File/New/命令，或者单击工具栏上按钮新建一个项目文件如图4-3所示。图4-3添加新项目界面Step2.重命名及保存项目文件在项目管理窗口中右键单击项目名称选择Rename命令，输入PMSM-Magstatic对项目文件进行重命名，如图4-4，单击工具栏上按钮保存此项目文件,在项目文件保存目录4中就会出现如PMSM-Magstatic.mxwl项目文件，图4-5所示。图4-4项目文件重命名界面图4-5项目保存目录对话框Step3.定义分析类型采用二维

4、静磁场求解器对永磁同步电动机进行磁场分析，求解器选择步骤如下：执行Project/InsertMaxwell2DDesign命令，或者单击工具栏上按钮建立maxwell2D设计分析类型，如图4-6所示。5图4-6建立分析类型界面执行Tools/Options/Maxwell2Doptions命令，进行maxwell2D求解器类型选择，在求解器选择下拉菜单中选择Magnetostatic求解器，坐标平面选择XY坐标系统，如图4-7所示。图4-7求解器类型选择对话框4.2.1构建几何模型Step1.确定

5、模型单位在前面的求解器类型设置中已经设置了该问题分析系统的全局坐标平面为XY坐标系统，因此，在进行几何模型建立之前的唯一准备工作为确定几何模型的单位系统，执行Modeler/Units命令，进行几何模型单位选择，如图4-8所示，列表中有多个单位可供选择，即千米：km米：meters厘米：cm毫米：mm微米：microns6纳米：nm码：yard英尺：feet英寸：inches英里：mils列表中的单位默认为mm，当选择新的单位时，鼠标左键单击要选择的单位并执行/Rescaletonewunits/命

6、令，将模型窗口的单位转为所要选择的单位。图4-8几何模型单位设置界面Step2.绘制电机定子槽几何模型Ansoft模型建立一般采用自下而上的方式，以点—线—面逐步进行模型生成，Maxwell提供了必要的几何模型生成工具，如线与面生成命令等，另外在模型每步建立过程中，在加以必要的操作，进而生成复杂模型。1执行Draw/Line命令或者单击工具栏上按钮，鼠标光标变为黑点，进行直线绘制，如图4-9。图4-9直线绘制操作71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

7、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）最后一个点输入完成后，双击两次Enter键以结束直线段绘制，在坐标位置点输入时，应确保鼠标在模型绘制窗口不进行任何操作，或者保证鼠标指针不位于模型绘制窗口，以免产生误操作，其界面如图4-10所示。图4-10直线绘制坐标输入生成电机半槽直线部分模型如图4-11。8图4-11电机半槽直线段模型另外，对于线段起末坐标点位置可通过模型控制窗口进行操作，选择要编辑的线段名称，单击该线段，在特性窗口中将出

8、现此线段的特性对话框，在此对话框内可对该线段进行修改操作，如图4-12。图4-12模型特性对话框1选择已建立的线段，执行命令镜向操作Edit/Duplicate/Mirror，在X轴上(在此强调版本12，区别与以前版本，以往版本对称应选择在Y轴上)选择任意两点以完成另半槽直线部分模型建立，如图4-13。9图4-13模型复制操作对话框1执行命令弧线绘制命令Draw/Arc/CenterPoint或者单击工具栏上按钮，以下坐标位置点完成定子槽底弧线部分模型建立，具体操作及