Ansoft12在工程电磁场中的应用

Ansoft Maxwell 12 经典教程

Ansoft12在工程电磁场中的应用

主讲人：杨菲

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Ansoft界面介绍

图1 Ansoft界面

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永磁同步电机静磁场分析 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、转子铁心组成。电机定子 内径、外径分别为110mm,174mm。极数 4,定子槽数36。

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一、创建项目1.双击图标 打开Ansoft软件。 2.单击图标，进入2D求解域。 3.在项目管理窗口右击，选择Rename命令，输入PMSMMagstatic,如图2所示。

图2 项目文件重命名界面

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4.单击图标，在已知目录下保存文件，其文件名为PMSMMagstatic,如图3所示。

图3 项目保存目录对话框

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二、构建几何模型1.执行Modeler/Units命令，选择几何模型的单位为mm。 2.建立电机的定子槽 在屏幕下方的坐标对话框中分别输入线段的起末点位置坐标， 其点坐标分别为(-1.25,55.0),(-1.25,56.3),(-2.5, 57.0),(-4,74.3),生成电机半槽部分模型，如图4所 示。

图4 电机半槽直线段模型

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3.选择已建立的线段，执行Edit/Duplicate/Mirror命令，在 X轴上任取两点。 4. 执行Draw/Arc/Center Point 命令，以(0,74.3), (4,74.3), (4,74.3)这三点完成定子槽底弧线部分模 型的建立，如图5所示。

图5 槽底弧线及定子槽模型图

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5. 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在Axis 选择沿z轴复制，相隔10°,进行36次复制。如图6-7所示。

图6 定子槽复制对话框

图7 复制后的定子槽

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6. 执行Draw/Arc/Center Point命令，以(0,0)作为中心原点， 将各个定子槽用圆弧连接。按Ctrl+A键选择所有物体，执行 Modeler/Boolean/Unite命令，命名为“slot”。操作及模型如 图8所示。

图8 布尔运算后生成电机定子槽

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7.绘制电机绕组， 执行Draw/Line命令，分布输入(-2,57),(-3, 74.3),执行Edit/Duplicate/Mirror命令，然后执行Draw/Arc/Center Point命令，以(0,74.3)作为中心原点，两侧点坐标分别为(-3, 74.3),(3,74.3)绘制弧线，并将所有线段闭合连接，执行 Modeler/Boolean/Unite命令。 8.执行Modeler/Surface/Cover Lines,生成一个面，并改名为“coil”, 如图9所示。

图9 单个定子槽绕组模型

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9. 执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在 Axis选择沿z轴复制，相隔10°,进行36次复制。如图10所 示。

图10 定子槽绕组模型

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10. 创建电机定子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为(0, 0),半径为87mm,名字为“stator”。选择“slot”,利用 Modeler/Surface/Cover Lines生成面。 11.选择“stator”和“slot”,执行Modeler/Boolean/Substract 命令。得到定子模型，如图11所示。

图11 电机定子冲片模型

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12. 创建永磁体。执行Draw/Line命令，分布输入(0,49), (0,54)。选择该直线，执行Draw/Sweep/Around A

xis命令， 在“Sweep Around Axis”对话框中输入旋转角度为80 °,并 改名为“Permant”。 13.执行Edit/Duplicate/Around Axis命令，沿轴复制，在Axis 选择沿z轴复制，相隔90°,进行4次复制。如图12所示。

图12 永磁体模型

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14. 创建电机转子冲片模型。执行Draw/Circle命令，原点为 (0,0),半径为49mm和19mm的两个圆，名字分别为 “rotor”和“rotor1”。 15.选择“rotor”和“rotor1”,执行 Modeler/Boolean/Substract命令，得到电机模型，如图13所 示。 16.利用图标 建立求解区域。

图13 电机几何模型

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三、材料属性材料描述气隙的材料属性为空气绕组coil的材料属性为铜

定子铁心和转子的材料属性为DW465-50,一种电 机常用非线性材料永磁体材料定义为P-Mag,并指定永磁磁极

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1.绕组coil的赋值方法选择所有coil,在工程状态栏中，点击Material,在“Select Definition”对话框中，选取“copper”,如图14所示。

图14 绕组属性赋值