ANSYS-Maxwell-2D求解齿槽转矩的几种方法

1、ansys-maxwell-2d 求解齿槽转 矩的几种方法ansys maxwell 2d求解齿槽转矩的几种方法齿槽转矩是永磁电机特有的问题之一，是高性能永磁电机设计和制造中必须考虑 和解决的关键问题。其表现是当永磁电机绕组不通电时，永磁体和定子铁芯之间 相互作用产生的转矩，它是永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。maxwell 2d可以有效仿真得出永磁电机电磁方案的齿槽转矩，且方法较多。本文 以r17.2 rmxprt中的自带案例4极24槽“assnrl”为模板，介绍3种方法。打开该案例后，首先将系统中的案例另存到工作目录下，然后在designsettings 中设置“fracti

2、ons 1”，计算并生成maxwell 2d瞬态场算例。复制该算例，将新算例修改为静磁场算例，并分别再复制一次静磁场和瞬态场算例，删除rmxprt算例，按照图1重命名各个算例。i 03 assm-1e- 0 l_cogging_tbrque_ms_rotor (magnetostatic, xy)由 sil 2_cogging_torque_ms_stator (magnetostatic, xy)电 su 3_cogging_torque_tr_2period (transient, xy)电 du 4_cogging_torque_tr_lperiod (transient, xy) 由因

3、 definitions图1 算例重命名1静磁场扫描转子旋转角度首先选中转子匏和4个永磁体，做旋转操作，在弹出窗口中设置旋转角度为变量 “my_ang，并定义变量初始值为“0 deg”，如图2所示。y图2旋转转子图3定以转矩求解在“analysis”中添加1个setup” ，设置迭代精度误差为0.1%,最后在u optime tries w中设置变量“my_ang”的扫描范围为线性步长0 deg , 20 deg, 步长 0. 2 deg,如图4所示。设置完成后即可求解，求解完成后按照图5的设置，查看静磁场分析报告。因为本电机的轴向长度为65mm,而maxwell 2d xy平面静磁场求解的对

4、象默认长度为 1m,因此需要在求解结果中加入“/1000*65”的运算。 report: dssm-1 - l coggiig txque m$rotor coggg.tccqs - torquel.t;re55wn cacheenrewwn convergehew fupot i ”勒 tracfi i add tf&ca心中 fwiomo-ogiut vanabtet. 0网仁 j图5结果调用界面-5300500 00重命名该结果报告为“cogging. torque,齿槽转矩结果如图6所示。cogging_torquei_cooox),to(que ms r(xor obo j2 %5

5、007.w100012*5015w!17150my_ardegum15.00【6t5ws 苫 mu】 8ooo-83l -gbjol20 bo图6 扫描转子旋转角度所得齿槽转矩曲获值得注意的是，rmxprt一键有限元生成的表贴式永磁体充磁方向为径向充磁，其充磁方向由极坐标定义，即n极充磁方向为r的正方向，s极充磁方向为r的负方向，参考坐标系为“global”坐标。而实际工程中常常会遇到平行充磁的电机，对于平行充磁最常用的处理方式是建立参考坐标系，永磁体的充磁方向参考特定参考坐标系的x轴正方向。而在上述操作中，参考坐标系无法跟随转子旋转，使用本方法分析平行充磁时的结果将是错误的，因此可以利用第2

6、种方法分析齿槽转矩。2静磁场扫描定子旋转角度 打开u2_cogging_torque_ms_stator算例，首先选择stator”和所有的线圈,做旋转操作，设置旋转角度为变量“my_statojang”，变量初始值为0 deg, 如图7所示。图7旋转定子按照算例 “l_cogging_torque_ms_rotor” 的方法设置 “torquel”和 setupl” , 在optimetrics”比设置图8所示扫描茗围。add/edit sweepxvonoble |rrry_statur_8ng 三c single wjue府 liriqsr sieplinser countc decod

7、e countc courdr exponentioloduntv&riahed&scnplionupd8l 口 bl8t9concei气lsutoltc uny step liorriojegto 加切,ep-siart |degjswp: 1-20lde9slep:卜0 2|degd图8optimetrics扫描范围设置求解完成后查看齿槽转矩结果，如图9、10所示。 repe： ee-im$ og9l tmctrace korrilig： fdmilici dipltysvw； |叽33，* xir 一9v：向前而*t而说修jj4 ，代 i *pp*y trace i ml trjce i

8、齿槽转矩调用界面本方法中，永磁体不旋转，因此充磁方向不改变，分析结果对于任意方式定义的充磁方向均有效。3瞬态场求解空载低速旋转转矩多周期仿真打开瞬态场算例3_cogging_torque_tr_2period”，首先修改模型转速为“1 deg_per_secw ,初始角修改为“-20 deg”，然后在网格划分中设置合理划分规 则，再将“excitations”删除（右键delete all）,将求解设置修改为图11所zj osolve setupgeneral i save fields | advanced | solver | expression cache | defaults |na

9、me:7 enabledtransient setup adaptive time stepstop time:time step:1zl图11 求解设置本算例中求解2个以上周期，在前面一半时间以“1s”为仿真步长，快速达到稳general | save打开瞬态场算例a4_cogging_torque_tr_lperiodw ,设置初始角为“0 deg”， 转速为aldeg_per_sec,求解设置如图13所示fields | advanced | solver | expression cache defaultsname:|setup1f enabledtransient setup ad

10、aptive time stepstop time:20|s|time step:阿|s三图131周期求解设置4结果分析静磁场仿真结果对比将静磁场仿真结果导出，并做简单的数据编辑后，导入到同一个结果窗口下，如瞬态场仿真结果对比将瞬态场仿真结果导出，并做简单的数据编辑后，导入到同一个结果窗口下，如 图16所示，2条曲线完全重合。静磁场和瞬态场仿真结果对比将4个仿真结果完全导入到同一个结果窗口，瞬态场和静磁场结果趋势基本相同,有较小误差。xy plot 14_cogging_tofque tr lpo(iod movnql tcrqja 1 in)cned引 s-2-3-250 00-500.0012150 iwo1t5020w图17静磁场和瞬态场仿真结果对比5总结在上述的静磁场计算中，每一步计算都要重新迭代网格，速度较慢，并且需要optimetrics license支持。静磁场求解的对象模型默认长度是1m,在后处理中 需要做特殊处理。平行充