利用MAXWELL分析電機中的瞬態(tài)電場磁場

1、 摘要在日常生活中，對于電機的應用無處不在， 幾乎所有用電設備都涉及到電機的應用。而Ansoft Maxwell是一個款很強大的物理渲染器，用來分析電機十分方便。在此，為了研究電機中磁場和電流的瞬態(tài)場情況，我們利用Ansoft Maxwell14.0分析了電機定子轉子中的磁場和電流。分析過程中按照建模、設置材料、設置激勵、設置部分規(guī)則、設置求解規(guī)則等步驟最終成功模擬了電機中的瞬態(tài)場，并得到了磁體中的磁場強度矢量圖等圖。目錄1 建模11.1 創(chuàng)建定子模型11.2 創(chuàng)建轉子模型21.3 創(chuàng)建轉子線圈21.4創(chuàng)建激勵電流加載面31.5 創(chuàng)建Region區(qū)域31.6 旋轉轉子32 設置材料43.設置激

2、勵43.1 定義繞組43.2 設置外部激勵電路53.3 在Maxwell 3D下設置外部激勵54 設置剖分規(guī)則55 設置渦流效應56 設置求解規(guī)則57 CHECK & RUN68 后處理68.1 繪制模型中間對稱面上磁體中的磁場強度矢量圖68.2 繪制模型中間對稱面上磁體中的電流強度幅值圖78.3 繪出激勵電流隨時間變化的曲線71 建模打開maxwell 14.0 創(chuàng)建一個新的3D設計項目并將求解器設定為Transient 類型，然后將幾何尺寸單位設定為mm。1.1 創(chuàng)建定子模型如圖1-1所示，在坐標原點處創(chuàng)建兩個同軸圓柱，然后將內(nèi)部的圓柱體設置為空白部分，剩余的部分作為定子的外磁路。

3、結果如圖1-2所示。圖1-2圖1-1兩圓柱體的參數(shù)如下圖1-3，圖1-4所示。圖1-3圖1-4再利用鏡像復制兩個小長方體，使其貼近定子外磁路的內(nèi)側，并將朝向遠點一側的裁成弧形，作為定子的倆個磁極。如圖1-5，圖1-6所示。最后將定子組合到一起。圖1-6圖1-51.2 創(chuàng)建轉子模型仿照創(chuàng)建定子外磁路的方法，以原點為圓心創(chuàng)建一個空心圓柱作為轉子。再在對應定子磁極的地方貼近轉子創(chuàng)建兩個方塊做為轉子磁極。同樣將轉子磁極的表面裁成弧形。如圖1-7所示。圖1-71.3 創(chuàng)建轉子線圈圖1-8先創(chuàng)建一個矩形框和一個矩形，然后利用Uncover Faces 的到一個閉合的矩形框線，將其邊圓化后移動到定子的磁極上

4、并利用鏡像復制得到另一側的矩形框線，將繪圖平面設定為YZ，使用Rectangle得到導線的截面。如圖1-8所示。1.4創(chuàng)建激勵電流加載面選中兩線圈后按操作Modeler > Surface>Section > XY，Modeler > Boolean>Separate Bodies得到激勵電流加載面。如圖1-9所示。圖1-91.5 創(chuàng)建Region區(qū)域設為250%1.6 旋轉轉子將轉子以Z軸為軸旋轉29.5°。如圖1-10所示。圖1-102 設置材料選擇Assign Material > Add Material 創(chuàng)建新材料材料，并設置新材料的參數(shù)

5、如下圖2-1所示，并將定子和轉子的材料都設定為arm steel。將線圈材料設定為Copper（銅）。將電導率Bulk Conductivity設為1000000S/m圖2-13.設置激勵3.1 定義繞組在Sheets欄下選中1個電流加載面，Assign Excitation > Coil Terminal >350，在Number of Conductors欄輸入350。在Sheets欄下選中另1個電流加載面，Assign Excitation > Coil Terminal，在Number of Conductors欄輸入350。定義新的繞組Winding1，將之前得到的

6、線圈截面歸于其中。3.2 設置外部激勵電路打開Maxwell Circuit Editor，按圖3-1繪制電路圖并設置電壓脈沖源的參數(shù)如圖3-2所示，電阻值為3.09歐姆。導出網(wǎng)絡連接表，將文件命名為：“trans_circ”，將工程保存為“rot_ext_circuit”，保存目錄不能含有中文。完成后退出Maxwell Circuit Editor。圖3-2圖3-13.3 在Maxwell 3D下設置外部激勵在Import Circuit中導入“trans_circ.sph”文件。4 設置剖分規(guī)則將元素最大長度設定為10mm。5 設置渦流效應打開Set Eddy Effects，在Eddy Effects一欄中勾選定子和轉子。6 設置求解規(guī)則打開Add Solution Setup，將求解規(guī)則設定為如圖6-1所示。、圖6-17 CHECK & RUN8 后處理8.1 繪制模型中間對稱面上磁體中的磁場強度矢量圖選中定子和轉子創(chuàng)建列表并將處理結果的時間間隔設定為0.01s。將坐標系設定為XY后繪制模型中間對稱面上磁體中的磁場強度矢量圖。得到圖8-1，可以看出磁場強度在定子和轉子內(nèi)的情況。圖8-18.2 繪制模型中間對稱面上磁體中的電流強度幅值圖同樣選中定子和轉子后，繪制模型中間對稱面上磁體中的電流強度幅值圖。得到圖8-2，可看出電流的集膚效