Ansoft EM在電機YE4電機設計中的應用

時間：2019-12-21 19:00

　　1AnsoftEM軟件包簡介器件分析設計以及機電系統(tǒng)與電子系統(tǒng)仿真本文重點介紹在電機設計中用到的RMxprt模塊和Maxwell 2D模塊。

　　模塊RMxprt是旋轉(zhuǎn)電機設計軟件，用于單相和三相感應電機、直流永磁無刷電動機永磁同步電動機、永磁調(diào)速同步電動機直流永磁電動機開關磁阻電機和三相同步發(fā)電機永磁同步發(fā)電機、交直流兩用電機全壓起動永磁同步電動機等11種電機的設計可迅速的探索設計空間，找出最佳電機設計方案和初始尺寸，在精確設計之前，利用經(jīng)典解析法和等效電路，快速獲得近似的仿真結(jié)果，對設計方案進行有效的評估。

　　Maxwell2D具有靜電場、線性和非線性磁場傳導電流場和渦流場的分析和計算功能，可方便地計算沒有或可以忽略三維影響的電磁部件。

　　Maxwell2D的Transient功能采用先進的運動表面算法，無論分析或計算物體移動到任何位置和角度都無需對模型進行重新剖分就可以快速精確地仿真電磁場二維時變問題它允許用戶對場源輸入、電路元件機械量位時間步長和模擬停止時間進行實時控丨可用于電機等電磁部件的瞬態(tài)分析，能夠提供完整的場解和機電數(shù)據(jù)，如磁通分布、局部飽和、反電動勢變化動力和轉(zhuǎn)矩響應、速度響應和位置圖等。

　　2用AnsoftEM設計分析一臺永磁直流電動機本文用上述提到的兩個模塊設計了一臺永磁直流電動機，并對其進行了有限元分析，取得了較好的成果該直流電動機的額定數(shù)據(jù)為：額定功率38W，額定電壓24V，額定轉(zhuǎn)速3500r/min，要求轉(zhuǎn)矩脈動要小。在本文中，采用呢xprt進行初始方案的選定，利用Maxwell 2D進行電磁場分析以及電機運動仿真，進行更加精確的設計。

　　21初始設計方案的選定首先根據(jù)同類規(guī)格電機的參數(shù)初步選定設計方案，在RMxprt的集成用戶界面中輸入定子、轉(zhuǎn)子和鐵芯的幾何形狀、繞組結(jié)構、材料特性和機械負荷數(shù)據(jù)，程序運行后便得到了電機在穩(wěn)態(tài)、無負荷、堵轉(zhuǎn)、故障額定電流轉(zhuǎn)矩和效率等曲線和參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)和曲線評估了設計方案的優(yōu)劣后再次返回用戶界面進行調(diào)整設計，如此反復，最后得到了一個比較滿意的結(jié)果文中給出了由RMxprt生成的最后方案的性能曲線圖（~ 4）和主要尺寸數(shù)據(jù)（表1）該永磁電機所用的永磁材料為粘結(jié)釹鐵硼，剩磁磁密為0.65T，矯頑力為440KA/m；永磁磁極為瓦片型徑向充磁，極數(shù)為2表1電機主要尺寸數(shù)據(jù)（mm）電樞直徑電樞長度氣隙長度永磁體厚度K磁體長度定子外徑38 22 0.5 4 22 53轉(zhuǎn)速一效率曲線2D的接口功能生成了Maxwell 2D計算模型，以便下一步仿真和精確設計。

　　2.2使用Maxwell2D精確設計傳統(tǒng)的電機設計采用等效磁路的方法計算中的許多系數(shù)需要利用電磁場計算和2D提供的磁場分析還可計算其他一些電機參數(shù)，如空載漏磁系數(shù)、計算極弧系數(shù)等，為場路結(jié)合進行電機設計提供了條件。

　　3結(jié)論在電機設計中應用AnsoftEM可以將繁瑣抽象的設計分析過程變得簡單直觀用RMxprt計算一個方案只需幾分鐘，這使得可以從幾十乃至幾百個方案中快速挑選一個最佳方安。Maxwell2D的電磁場分析，瞬態(tài)仿真功能及其后處理功能使得電機的精確設計成為可能。可以看出，把AnsotfEM用于電機設計中，勢必會大大簡化電機設計過程，縮短電機的開發(fā)周期，減小開發(fā)成本0改進設計后的氣隙磁密波形

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