ANSOFT12静磁场分析案例解析.ppt

CAD模型导入到ANSOFT12静磁场分析案例（永磁有刷直流电机）,一、CAD模型建立,在CAD中把电枢冲片、磁瓦、壳体组合在一起（图一）。这样在Maxwell2D中就不用再移动组合。模型建好后另存为AUTOCAD2000/LT2000格式的图形文件。,图一,二、Ansoft12的模型导入,双击桌面上的Maxwell12图标启动Maxwell。执行Maxwell/SolutionType设置求解类型见下图三，设置为静磁场求解。执行File/New命令，或者单击工具栏上按钮新建一个项目文件。然后单击新建Maxwell2D项目。,图三,然后依次单击modelorimport出现如下窗口，选择刚刚保存的CAD文件，然后打开。,图四,模型打开后就导入到了ANSOFT中，见下图六：模型导入后需重新建立坐标系，便于下面建模设置。选择工具栏中的，把鼠标移至电枢冲片中心，单击，然后结束，参考坐标系建立完成。见图七,图六,图七,三、根据导入的模型构建几何模型,在构建几何模型之前，需要先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。列表中默认单位是mm，当选择新单位时，单击要选择的单位并执行Recovertonewunits命令，将模型窗口的单位转换为要选择的单位,图八,由于导入的模型，有些线面无法选择，导致编辑困难，需重新整理。根据导入的模型，利用DrawLine和Draw3pointarc、centerpointarc（图九）命令描线,图九,先描电枢冲片槽形，可先把不需要的图形隐藏。选中需隐藏的图形按按钮。如果需显示时可按显示，弹出下（图十）对话框，在要显示的图形前复选框打。最后只剩下电枢冲片图形。,图十,图十一,槽形描好后，把电枢冲片图形隐藏，见下图只剩下槽形图。执行Modeler/Edit/Boolean/Unite命令，或者单击工具栏上按钮，使定子槽的所有边连为一个整体。选择定子所有边，执行Modeler/Edit/Surface/CoverLines命令，完成电机定子槽的建立，这时电机定子槽是以面域的形式显示：,选择已建立的定子槽和线圈，执行Modeler/Edit/Duplicate/AroundAxis命令，出现沿轴复制对话框，在Axis选择沿Z轴复制，相隔30，进行12次复制，完成电机所有定子槽及线圈的建立.（根据自己模型实际槽数建立）：,按自己电机模型情况，建立线圈：,建立转子电枢冲片：把电枢冲片显示，用同样方法drawcircle描出定子外圆和内圆。同时选择定子外圆，所有的槽执行Modeler/Boolean/Subtract命令，然后再同时选择转子冲片和转子内圆执行Modeler/Boolean/Subtract命令建立转子冲片：建立轴，根据导入模型，用drawcircle命令建立。用类似方法分别建立电机外壳，还有磁瓦。,四、相关参数设置,1、材料定义及分配,选择所有线圈，执行Modeler/AssignMaterial命令，弹出材料管理器，选择Copper材料，单击确定按钮，完成Copper材料的分配,选择壳体，执行Modeler/AssignMaterial命令，弹出材料管理器，选择steel1010材料，单击确定按钮，完成材料的分配选择壳体和轴，执行Modeler/AssignMaterial命令，弹出材料管理器，选择steel1010材料，单击确定按钮，完成材料的分配选择转子，执行Modeler/AssignMaterial命令，弹出材料管理器，选择DW470-50，如没有此材料需自己添加。弹出材料管理器，单击AddMaterial按钮，出现新材料编辑对话框，在Materialname文本框中输入DW470-50，在第一栏相对磁导率（RelativePermeability)类型框中选择非线性nonlinear，Value项显示为BHCurve，选择BHCurve进入BH曲线编辑器，在左侧B和H框中依次输入硅钢片相应的磁通密度和磁场强度值,DW470-50的磁通密度和磁场强度值见下表：,磁瓦，选择磁瓦把坐标系设定为建立的相对坐标系，便于径向充磁，见下图,执行Modeler/AssignMaterial命令，弹出材料管理器，选择相应的材料，单击确定按钮，完成材料的分配，如果没有需添加材料。选择其中的一片磁瓦，执行Modeler/AssignMaterial命令，弹出材料管理器（见右图）磁瓦为永磁铁氧体，选择Y30，单击clonematerial复制材料，在先有的材料基础上修改,然后在弹出右图对话框，在name栏填上材料名称，下来菜单选择NonlinoarPermanentMagnet,进行各项参数设置，填入Hc,Br等参数。单击确定完成，选择MaterialCoordinateType为笛卡尔坐标系Cartesian，XComponent的Value值为1，其余的为0，径向充磁，另一块磁瓦用同样方法添加材料，不同之处：选择MaterialCoordinateType为笛卡尔坐标系Cartesian，XComponent的Value值为-1，其余的为0，完成材料设置,2、求解区域,进行电机静磁场分析时，不需要考虑转子区域的旋转运动，只需要建立一个包含整个电机求解区域的外面域即可。用drawcircle画出求解区域，并定义transparent(透明度），调到1,3、求解参数设定,选择电机求解域的外边界，首先执行Edit/Select/Edge命令，选择边界线，再执行Maxwel2D/Boundaries/Assign/VectorPotential命令，弹出矢量边界条件设置对话框，在Name框中输入Boundary，Value值设为0,4、求解步骤设置,单击弹出如下对话框，默认设置，单击确定完成设置。,5、求解检查,自检正确完成后，执行Maxwell2D/Analysisall命令，或者单击工具栏上按钮，启动求解过程。求解过程中，工程进度栏中交替显示系统计算过程的进展信息，如细化剖分、求解矩阵、计算力等，用户可根据需求中断求解，求解结束后，工程信息栏会弹出相应的提示信息,6、求解分析,当有限元分析的模型、载荷、边界、求解设置完成后，执行Maxwell2D/ValidationCheck命令，或者单击工具栏上按钮，弹出自检对话框，当所有设置正确后，每项前出现对号提示,五、求解情况查看,执行Maxwell2D/Results/Solutiondata命令，或者单击工具栏上按钮，弹出解观察对话框，通过对此对话框的各项操作，可以观察求解的情况,解观察对话框,收敛数据信息,模型剖分统计信息,1、模型剖分图,将鼠标移至模型窗口，键盘操作Ctrl+A，选择模型窗口中所有物体，执行Maxwell2D/Fields/Plotmesh命令，可以图形显示电机模型剖分情况。剖分图与模型图的显示切换可以通过项目管理菜单完成，只要单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Field/overlays/meshplot/mesh，选择PlotVisibility，就可以切换到电机模型图,2、观察磁场分布,将鼠标移至模型窗口，键盘操作Ctrl+A，选择模型窗口中所有物体，执行Maxwell2D/Fields/A/Fluxlines命令，在弹出的场图显示设置对话框中设定显示名称，物理量Quantity中选择磁力线分布Fluxlines，选择所有物体allobjects可以图形显示等磁线分布,3、观察磁通密度,将鼠标移至模型窗口，键盘操作Ctrl+A，选择模型窗口中所有物体，执行Maxwell2D/Fields/B/MagB命令，在弹出的场图显示设置对话框中设定显示名称，物理量Quantity中选择磁力线分布MagB，选择所有物体allobjects可以图形显示磁通密度云图分布,4、观察气隙磁密,在想要看到气隙磁密的位置画一圆弧，Name改为air_gap,执行Maxwell2D/Fields/B/Calculator命令，弹出场计算器对话框,单击Quantity按钮，选择B，在场计算器的红色区域出现Vec:,单击Geometry按钮，弹出对话框，选择Line/air_gap，单击Ok按钮,单击Normal（Tangant）按钮，其中Normal沿法向取值，Tangant沿切向取值。依次单击Undo、Pop按钮，单击Add按钮添加，弹出对话框，将其Name改为B_gap，单击OK按钮，Air_gap将出现在名称表达式区域。单击Done退出场计算器,执行Maxwell2D/Result/CreatFieldsResult/RectangularPlot命令，弹出结果显示对话框，Geometry选择air_gap，Quantity选择Mag_B，单击CreatReport按钮以波形形式显示气隙磁密,谢谢！,