永磁体【发电机磁场分析方法】

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1、永磁同步发电机磁场分析方法哈尔滨工业大学电磁与电子技术研究所2008年7月一、概述此文档介绍了利用AnsoftMaxwell2D11.0电磁场有限元分析软件对永磁同步发电机进行磁场分析的方法，读者应先了解Ansoft软件的基本使用方法后阅读本文，Ansoft软件的基本使用方法可参阅《Ansoft工程电磁场有限元分析》（刘国强著，电子工业出版社）。永磁同步发电机磁场分析的基本流程见图1。求解静态场求解暂态场求解暂态场建立有限元模型输入空载边界条件和激励源后处理得到空载数据后处理得到电磁参数输入电磁参数及负载边界条件和激励源后处理得到负载数据图1磁场分析的基本流程二、求解

2、空载磁场1.绘制有限元模型（DefineModel）AnsoftMaxwell2D有限元建模的方法主要有三种，一是直接在Maxwell2D中绘制，选择DefineModel-DrawModel进入后在软件提供的绘图界面上绘制电机模型。二是利用AnsoftRMXpert导入，点开Maxwell113D的界面，选择Project-InsertRMxpertDesign，然后逐项输入电机各项数据。输入完各项数据后，点击RMxpert-Analyzeall，求解电机模型。求解完成后，点击RMxpert-AnalysisSetup-Export-Maxwell2DProject

3、，生成一个Maxwell2D模型。在弹出的对话框中，ProjectName中填写模型的名字，Location填写模型存放的路径。三是用AutoCAD绘制后导入。将绘制后的AutoCAD图形存成*.dxf格式，在AnsoftMaxwell2D绘图界面中点击File-Import，选中*.dxf文件在出现的设置转换参数对话框中，将Numberofsegmentsforpoligonalizationofacircle和Numberofsegmentsbetweencontrolpointsofaspline后的数量设置得大一点，点击ok，将AutoCAD图形转换为Maxw

4、ell2D模型图形*.sm2。选择File-Saveas，将转换好的图形保存，然后退出绘图界面，再进入绘图界面后选择File-Open,打开转换好的图形。三种方法中，使用RMxpert导入是最简便的，但要求设计的电机在RMxpert的库中有；利用AutoCAD导入绘图较为方便，但导入过程较麻烦且易出错，因此对于RMxpert的库中没有的电机模型，推荐使用第一种方法，直接在Maxwell的绘图界面中绘制。绘制好有限元模型后，为方便后续操作，在DefineModel-GroupObjects中将各槽中的导体按三相正负分为六组。1.设置材料属性（SetupMaterials

5、）把材料附给相应的物体即可，选中物体和对应的材料之后点击Assign对于库中没有的材料，需要手动添加，下面介绍一下手动添加永磁材料和硅钢片材料的方法。对于添加永磁材料，先点击Material-add在MaterialProperties下的框中填好新增材料的名字，然后点击options对于永磁材料，一般需知道其的剩磁和矫顽力，固将options对话框中的Hc和Br选上后点击OK退出。在Conductivity中填该永磁材料的电导率，Mag.Coercivity中填永磁材料的矫顽力，注意是负值，在Mag.Retentivity中填永磁材料的剩磁，都填写完毕后电机Ente

6、r，材料添加完毕。对于磁化曲线非线性的硅钢片材料，需导入其磁化曲线，具体做法如下：进入添加材料界面，填好新材料名称后，勾选上B-HNonlinearMaterial，然后点击BHCurve，弹出输入磁化曲线界面，点击Import，将磁化曲线数据文件导入。给物体附永磁材料属性时需要定义永磁材料的磁化方向，点击Assign后出现附磁化方向的对话框。Alignwithobject’sorientation是指磁化方向与该物体方向一致，该物体的方向如右图中的黑箭头所示，旁边的数字是其在极坐标系下的角度，箭头的圆点是极坐标系的圆点，水平向右方向为极坐标0度所在方向。Alignw

7、ithagivendirection是指磁化方向手动输入角度，此角度为极坐标系下的绝对值，Alignrelativetoobject’sorientation是指手动输入相对物体方向的角度，此角度为极坐标系下，相对物体方向的角度。根据永磁体实际磁化方向，灵活运用三种附磁化方向的方法给永磁材料添加磁化方向，设定好后点击ViewAngle后在图上点击设定磁化方向的物体，出现的红箭头为设置好的磁化方向。图中示范为径向充磁，实际磁化方向与永磁体的方向是垂直的，故选择手动输入相对物体方向的角度90度，即设置好了一块永磁体径向的磁化方向。1.设置边界条件和激励源