ANSYS软件在永磁同步发电机空载磁场分析中的应用

微电机 2006年 第39卷 第8期(总第155期)

中图分类号:TM313 文献标识码:A 文章编号:1001 6848(2006)08 0014 03

ANSYS软件在永磁同步发电机空载磁场分析中的应用

敖惠君,刘景林,乔 璐

(西北工业大学,西安 710072)

摘 要:介绍了有限元件软件ANSYS在电磁场分析中的应用。通过1个设计实例,介绍了AN SYS软件在永磁同步发电机空载磁场分析中的应用,并通过ANSYS强大的后处理功能得出了磁力线分布图和磁感应强度分布云图,使电磁场抽象的概念更加清晰,设计更加准确直观。关键词:有限元分析;永磁同步发电机;电磁场;空载;Ansys软件

TheNo loadElectromagneticFieldAnalysisofPermanentMagnetic

SynchronousGeneratorswiththeAnsyssoftAOHui jun,LIUJing lin,QIAOLu

(NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi an710072,China)

ABSTRACT:ThispaperintroducestheapplicationofsoftwareANSYSwithfiniteelementmeth odintheelectromagneticfield.Throughadesignexample,theanalysisofnoloadelectromag neticfieldinthepermanentmagneticsynchronousgeneratorsareintroduced.ThepicturesofmagneticlinesoffluxandmagneticfluxdensityareobtainedbypostprocessingofANSYS.Theabstractconceptionofelectromagneticfieldaremoreclearlyshowedinfrontofpeople.

KEYWORDS:Finiteelement;Permanentmagneticsynchronousgenerators;Electromagneticfield;No load;Ansyssoft

ANSYS进行电机内电磁场分析的具体过程。电机参

数如下:额定容量400VA,电压等级36V,功率因数0 75,额定转速4900r/min,电压调整率 3%。

电机结构为4对极,30个槽,槽形为梨形口扇形槽。文章对电机的整体进行二维电磁场分析,场域整体剖分采用四边形八节点形式。由于电机中分析最多的是垂直于电机轴的平行平面场,这时电流密度和磁矢位只有Z轴方向的分量,所以采用矢量磁位AZ求解。对电机做如下假设:

(1)采用二维场模拟实际磁场,选用MSK国际单位制,直角坐标系。

(2)不计交变磁场在导电材料中的涡流反应,因此永磁同步发电机的磁场可作为非线性稳定磁场来处理。

(3)忽略装配误差。

(4)铁心里的磁导率是各向同性的。

在以上假设的前提下,得到下列非线性泊松方程和边界条件:

AZ AZ

v+v=-JZ

0 引 言

永磁电机的电磁场分布较为复杂。为保证计算

的准确,一般采用有限元法对电机内部电磁场进行数值计算。基于迦辽金或变分原理的有限元法将偏微分方程表征的连续函数所在的封闭场域划分成有限个小区域,每一个小区域用一个选定的近似函数来代替,于是整个场域上的函数被离散化,由此获得一组近似的代数方程,并联立求解,获得该场域中函数的近似数值。本文以大型通用有限元分析软件ANSYS为基础,对永磁同步发电机进行磁场分析。使用者需输入所要计算的问题,便可获得结果,而不需要了解有限元求解的详细过程,极大地方便了使用,节省了设计人员的时间和精力。

1 永磁同步发电机空载磁场有限元分析

本文以作者设计的1台永磁同步发电机为例对电机的空载磁场进行分析,较为详细地说明了用

收稿日期:2005 10 20