电机CAD有限元及CAD制图上机实验报告.docx

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1、现代电机CAD技术仿真报告题目有限元及CAD制图上机实验报告任课教师　　作者专业学号上课时间作业完成时间＿＿＿＿＿＿＿＿浙江大学电气学院有限元及CAD制图上机实验报告课程现代电机CAD技术实验名称有限元及CAD上机实验系别____电气工程及其自动化______实验日期2016年月日专业班级_____组别_____________实验报告日期2016年月日姓名___学号__报告退发(订正、重做)实验名称有限元及CAD上机实验一.题目1、绘制给定的电机二维截面图。2、完成该电机的电磁场有限元分析。3、基本假设l假设为单位电机（轴向长度1m，每相绕组匝数1匝）。l6/4极、8/

2、6极电机，相对两极正向串联，构成一相，形成两极磁场；12/8极电机，相互垂直四极串联，构成一相，形成四极磁场。励磁安匝只对一相绕组施加。l冲片材料DR510-50l尺寸单位：mm。lSRMx-x-0、-7、-145、-18、-225、-30表示定子极中心线与转子槽中心线的夹角，分别为0度、7度、14.5度、18度、22.5度、30度。l绕组未给尺寸，可以近似绘制二.环境Windows7_64bitAnsoftMaxwellV15、AutoCAD2014Office2016三.实验数据、结果分析1.建AutoCAD图我的电机型号为SRM9-2-18，下图为使用AutoCAD

3、绘制的电机二位截面图。图1AutoCAD绘制的电机截面图做好图后，首先对这一电机进行初步分析，如图所视，该电机为开关磁阻电机，定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成（本实验中选用了DR510-50电工硅钢薄板）。转子既无绕组也无永磁体，定子极上绕有集中绕组，径向对称的两个绕组联接起来，称为“一相”，本电机为四相8/6极，是现在应用较多的相数结构。开关磁阻电机的控制系统由功率变换器、控制器与转子位置检测器四部分组成，其中控制器内包含功率变换器和控制电路。在本实验中，只对开关磁阻电机本体进行电磁场分析。1.用Maxwell软件进行分析对电极进行初步分析后，我们就可以对这一状态下

4、（指当前状态下，电机转子槽中心线与定子槽中心线之间的夹角为18°）的电机进行分析。首先，将电机的二维截面图转换成面域并导入Maxwell，设定定子、转子材料为DR510-50电工硅钢薄板，气隙为空气，转子中心也为空气。实际上，为增强转子的机械强度，转子中心一般选用钢材料，不会设计为空气，但转子一般不会饱和，中心的磁密分布也很少，且题目中并没有对损耗分析做要求，所以这里选用空气也无妨。绕组为铜线。1)冲片材料磁化曲线图2冲片材料磁化曲线此时只对上下绕组（定为A相绕组）加直流激励。由于所建的模型将绕组匝数定为最简单的一匝，所以这里加入较大的直流激励来模拟实际的安匝数。1)查看

5、磁力线为检查所建的模型是否正确，首先对A相绕组加入200nA直流激励，查看电机的磁力线走向，如下图：图3对A相绕组施加200nA激励时电机磁力线（参数设置30）如图3，磁力线主要走磁阻比较小的区域，电机磁力线主要分布在转子齿、转子轭、定子齿、定子轭以及A相绕组与转子之间的气息中。其他结构中存在漏磁，如定子齿顶部漏磁、槽漏磁等。我们可以看出，当电机转子槽中心线与定子槽中心线之间的夹角为18°时，漏磁很小。同时，从图中的磁力线分布我们可以看到，有些地方磁力线明显较为密集，结合下图磁密分析的结果我们可以看到，磁力线较为密集的地方磁密往往较大，这与理论知识相符合。由开关磁阻电机的

6、运行原理得知，其运行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合，且转向与相绕组的电流方向无关，而仅取决于相绕组通电的顺序。1)查看磁密分布为进一步对电机进行电磁场分析，可观察电机的磁密分布曲线，如下图：图4励磁200nA电机磁密分布（参数设置为30）由上图4，磁力线明显较为密集的结构处，磁密也较大，磁力线左右分布对称，磁密左右分布也对称，这与理论知识相符。2)观察剖分网格图再观察剖分网格图，如下，可以看出，在定转子齿部，剖分线较密，密度较大，在定转子颚部剖分密度较小，因为此处的磁

7、场分布较均匀图5励磁200nA电机剖分网格图1)加大励磁电流，查看磁密分布，分析电机的铁心的饱和程度：由于本实验要求我们画磁化曲线，那么我们可以先加大励磁电流。当取励磁为1000安匝时候，其磁场分布图如下：磁场强度最大也只有1.2T左右，比较小，故加大励磁。图6励磁1000A，电机磁密分布于是通过改变励磁电流安匝数，在有限元分析中可得到不同的磁场分布图和磁密分布图，从中可得到一定励磁电流（磁势）下，各点的B-H关系。当取励磁为2000安匝时候，其磁场分布图如下：磁场强度最大为1.6T左右，还不到1.8T，故加大励磁。图7励磁2