rmxprt电机中文版教程5

1、RMxprt 一般流程本章和下一章简要介绍如何进入 RMxprt流程如下：环境和快捷掌握主要功能的应用。其基本工作使用快捷入门2.12.1.1Maxwell项目管理器进入 Maxwell 控制板根据所使用的操作系统，点击 Maxwell Control Panel 图标（对于Windows 系统）或键入命令 maxwell & (对于工作站系统)，出现Maxwell Control Panel 界面：六个命令框的主要功能如下：ANSOFT PROJECT TRANSLATORS PRUTILITIESEXITAnsoft 产品及联络介绍进入项目管理方式提供几种不同屏幕打印功能几项辅助工具退出

2、Maxwell之间的格式转换控制板12建立Simplorer 系统仿真的电机模型建 立2D Maxwell有限元电磁场分析模型进入 RMxprt 主窗口，输入、修改设计数据，分析计算结果，输出特性曲线，查看冲片结构图和绕组布置图建立项目，进行项目管理。如：查找、复制、调用、编写项目说明等进入 Maxwell 控制板12.1.2启动项目管理器点击 PROJECT 命令框，出现项目管理器 Maxwell Project 界面。项目管理器有三个功能区：Projects (左上区):选择已有项目或创建新项目以及相关的项目管理功能，如：更名、压缩、删除、移动、查找等。Project (右区):显示被选项

3、目的相关信息，以及打开项目，运行项目修复，显示项目的几何图形等功能。，编写项目说明，Project Directories实现对存放项目的文件夹进行结构管理的功能 (左下区), 如：创建、删除文件夹；使用别名便于快速调用；改变路径查找现有的项目。22.1.3创建项目文件夹 点击左下区 Project Directories 中的 Add 命令框，出现添加新项目文件夹 Add a new project directory 窗口。在具有文件夹结构树浏览功能的Sub Directories 窗口中，双击欲选的文件夹（注：双击 ./ 可进入上一级目录），则所选择的路径显示在 Current Dire

4、ctory 栏中。 在 Alias 栏中键入自己选定的别名 (注：这个别名并不是文件夹名，而是建立一个指向Current Directory 栏中路径的指针，以便于快速调用此路径文件夹中的项目)。 若欲将别名建在 Current Directory 路径的下一级目录中，可选择右下角的 MakeDirectory 栏，并键入下一级路径的文件夹名。New 点击 OK, 关闭Add a new project directory 窗口。在 Maxwell Project 窗口左下区 Project Directories 的列表栏中，出现所选的别名。随后建立的项目都将存放在此别名所指向的文件夹中。3

5、2.1.4建立新项目 在左上区 Projects 中点击 New 命令框，弹出 Entroject name and select project type 窗口。 在项目名称 Name 栏中键入项目名。项目名可由 a 到 z、A 到Z 和 0 到 9 中的任意字符组成，长度不超过 32 位。注意项目名不要使用下列保留字：current、initial、empty、last、mesh、fileset1、fileset2、previous、seeded 和 port。 在 Type 的下拉菜单中选择的类型和版本。 在 Created By 栏中键入自己的名字或代码。点击 OK，关闭窗口。项目名称

6、出现在 Project Manager 窗口左上区 Project 的列表中。4双击项目名（或者单击项目名，再点击 Open 命令框），弹出 Rmxprt 的电机类型选择 SelectMachine Type 窗口，选好类型，点击 OK, 进入电机参数输入和运行窗口。52.1.5从已有项目中移植数据 在左上区 Projects 中点击 Copy 命令框，弹出 Select project to copy from and entername 窗口。 在具有文件夹结构树浏览功能的 Sub Directories 窗口中，双击欲选的文件夹（注：双击 ./可进入上一级目录），或者，在 Project

7、 Directories 栏中直接选中项目文件夹的别名，则所选择6的路径显示在 Current Directory 栏中。 选定文件夹后，在 Projects 栏列表中，选定欲窗口下方 Copy project From: 的右边。移植的项目，则该项目名自动出现在 如果只需要移植该项目的输入数据，而不需要其计算结果，请选中 MOnly。 在 To: 右边的栏框中键入新的项目名。注意不要使用保留字（参见 2.2.4 建立新项目 中的说明 ）。 点击 OK，完成项目移植，回到 Project Manager 窗口。新项目出现在 Projects 列表中 (新项目的路径与被移植的项目相同)。2.1.

8、6编辑项目说明在 Maxwell Projects 窗口的右区中选择 Notes，然后在 Notes 下方的栏框中点击鼠标左键，即可在此框中输入或编辑修改项目的说明信息，例如：项目创建日期，项目特点描述等等。点击Save Notes 命令框保存项目说明。2.2运行示例项目本节以永磁无刷直流电机为例，使读者快速掌握如何使用 RMxprt 的主要功能。2.2.1打开已有的项目文件在项目控制板窗口中点击项目命令框 PROJECTS出现 Maxwell Projects 窗口，点击 Change Dir 命令框7在 Change to project directory or sub director

9、y 窗口中的 Current Directory 栏中改变路径为ansoft/exles/rmxprt5/bldc点击OK，回到 Maxwell Project 窗口，在 Projects 栏中双击打开 ws-1 项目，永磁无刷直流电8机设计窗口弹出。观察输入数据总体要求数据 General Data使用 General 窗口输入总体要求数据额定功率 Rated Outputer 的输入数据为 0.55kW。额定电压 Rated Voltage 的输入数据为 220V。极数 Number of Pole 的输入数据为 4。额定转速 Rated Speed 的输入数据为 1500 rpm。风摩损

10、耗 Friction Loss 的输入数据为 11W (风摩损耗一般取额定功率的 2%3%,本例中取 2%)。驱动电路类型 Circuit Type 选 C2。本例是两相电机和四对晶体管组成的 220VDC 开关驱动电路。C2图所示。开关顺序如下；代表交叉型两相电路，见对应A 相为正向最大时，T1A 和 T1B 开通而其他关断对应 B 相为正向最大时，T2A 和 T2B 开通而其他关断对应A 相为负向最大时，T3A 和 T3B 开通而其他关断9对应A 相为负向最大时，T4A 和 T4B 开通而其他关断触发超前角Lead Angle of Trigger 设置为电角度0 度以使触发相获得最大平均

11、感应电压。触发脉宽 Triggulse Width 为 90 电角度。晶体管压降 Transistor Drop 为 2V。二极管压降 Diode Drop 为 2V。工作温度 Operating Temperature 为 75 摄氏度。选择转子位置 Rotorition 为内转子 Inner。斩波电流控制框 Chopped Current Control 不选择 (本电机不采用电流斩波控制）。2.2.2.2定子数据 Sor Data使用 Sor1 和 Sor2 窗口输入定子数据 选择 sor1 输入窗10定子外径 Outer Diameter 的输入数据为 120mm。定子内经 Inner

12、 of Diameter 的输入数据为 75mm。槽数 Number of Slots 的输入数据为 24。斜槽宽度 Skew Width 的输入数据为 1 (斜 1 个槽距)。定子槽型 Slot Type 选 2 (斜颈圆底)。自动设计框 Auto Design 不选择 (本例未采用槽型自动设计功能)。输入下述槽型尺寸 Slot Dimens 数据：Hs0 Hs1 Hs2 Bs0 Bs1Bs2为 0.5为 1.0为 8.2为 2.5为 5.6为 7.6or2 窗选择 S定子铁心长度 Length of Sor 的输入数据为 65mm。定子叠压系数 Staking Factor 的输入数据为

13、0.95。硅钢片牌号选 MI9-24G。这是一种用于定子叠片的非线性软磁钢材料。注：使用 RMxprt 主窗口的下拉菜单 Materials/BH 命令，用户可以建立自己的铁心材料数据库，详见本手册中 3.1 软磁材料。单边槽绝缘厚度 Slot Insulation 的输入数据为 0.3mm。绕组端部伸出铁心直线部分长度 End Adjustment 的输入数据为 0。本例线圈出槽口即转弯，故输入为 0。11注：由于每个电机厂的线圈工艺不同，RMxprt 计算出的线圈平均匝长与实际值可能会有一定的出入，因此 End Adjustment 可用作调整环节。当绕组实测电阻值大于计算值时，可增大 E

14、nd Adjustment 的输入值。反之，则减小 End Adjustment的输入值，甚至取负值。绕组类型 Winding Type 选 21。21 表示双层叠绕组。注：关于绕组的类型，详见本手册中 4 绕组。并联支路数 Parallel Branches 为 1，即每相所有槽内的线圈全部串联。每槽导体数 Conductor Per Slot 的输入数据为 60。对于双层绕组即线圈匝数为 30。 线圈跨距 Coil Pitch 的输入数据为 5。本例整距为 24 槽/4 极 = 6，采用短距 5，即线圈从第 1 槽跨到第 6 槽。线圈并绕根数 Wire Per Conductor 的输入数

15、据为 1，本例不采用多股并绕。电磁线绝缘层厚度 Wire Wrap 的输入数据为。这表示 RMxprt 将自动从线规库中查取该线规对应的绝缘层厚度数据。(21) 线规 Gauge 选择自动设计 Auto。本例由 RMxprt 自动优选电磁线直径和相应的线规代码。当选择 Auto 自动设计线规时，电磁线直径框自动设置为 0。注：使用 RMxprt 主窗口的下拉菜单 Materials/Wires 命令，用户可以建立自己的电磁线材料数据库。关于电磁线规和绝缘层厚度的说明详见本手册 3.3 电磁线规。2.2.2.3 转子磁极数据 Rotor Pole Data使用 Rotor Data 窗口输入转子

16、数据。12转子类型 Rotor Type 选择 1。气隙 Air Gap 的输入数据为 0.5mm.（指定转子铁心之间的间隙）。转子内径 Inner Diameter 的输入数据为 26mm。这也就是与轴配合的直径。转子铁心长度 Length of Rotor 的输入数据为 65mm。本例转子铁心长度与定子相同。叠压系数 Stacking Factor 的输入数据为 0.95。硅钢片牌号 Steel Type 选 M19-24。本例转子与定子冲片套裁，故硅钢片牌号，叠压系数均相同。极弧偏心距 Pole Arc Offset 的输入数据为 0。转子磁极的永磁弧片的圆心不一定与转子同心。 在非均匀

17、气隙电机中，这两个圆心之间有一个偏心值。 RMxprt 将此称为极弧偏心距 Pole Arc Offset。本例电机采用均匀气隙,故偏心距为 0。13极弧系数 Pole Embrace 的输入数据为 0.7。转子极弧系数表示永磁弧片在转子表面的弧长所对应的转子圆心角与一个转子极所对应转子圆心角的比值。极弧系数为 1 的四极电机每极永磁弧片在转子表面覆盖 90 度机械角度。同理，极弧系数为 0.667 时，磁极覆盖60 度机械角度。磁钢型号MagnetType选XG196/96 。这种磁钢的剩磁密度为 0.96 Tesla, 矫顽力为，最大磁能积为 183KJ/m3，相对回复磁导率为 1.0。-

18、690注：使用 RMxprt 主窗口的下拉菜单 Material/Magnet 命令，用户可以建立自己的永磁材料数据库，详见本手册中 3.2 永磁材料。磁钢厚度 Magnet Thickness 的输入数据为 3.5mm。2.2.2.4制 Unit SystemRmxprt 中，有关电、磁、功、能的为转/每分钟。均为公制，转速的14机械尺寸的可以使用公制或英制，在下拉菜单工具 Tool 的制 Modait 中选择：Metric Unit 为公制，毫米(mm)， 英寸（inch），将公制转变为英制（mm to inch）。Englisit 为英制，Transfer to Englisit2.2.

19、2.5 输入数据文件 Data FileRMxprt 对每个项目建立两个尾缀分别为.da0 和.da1 的输入数据文件。.da0 为静态数据文件而.da1 为动态数据文件。这两个文件的动、静配合使用，可给用户带来一些方便：a.b.当前使用的数据始终为.da1 的内容；点击 Run/ytical Design 时，自动将.da1 中的输入数据刷新，而.da0 中的数据保持不变。这样便于保留最原始的输入数据；点击 File/Open 命令，选择.da0 文件，则将.da1 用.da0 的数据刷新。当.da1 的数据因修改过多而紊乱时，用此方法可恢复使用最初的输入数据；点击 File/Save 时，

20、.da0 和.da1 两个数据文件同时刷新。当项目完成得到满意结果时，用此方法保存最后修改的输入数据。c.d.2.2.32.2.3.1求解设计方案设计分析ytical Design在对设计方案进行分析前，先进行几项选择：选择工具/选项 Tools/Options，出现选项 Options 窗口:将绕组设置 Wire Setting 设为 American (本例电磁线按线规标准选取)。将路径 Maxwell Path 指向 Maxwell安装的目录。点击OK，窗口关闭，选项设置完毕。点击下拉菜单中 Run/ytical Design，RMxprt 自动对电机方案进行性能和参数计算。稍等片刻，待

21、计算完毕， 点击下拉菜单中t Pros/Design Output，弹出 DesignOutput 窗口，列表显示电机的各种性能数据和特性参数。设计结果输出 Design Output2.2.3.2设计结果输出 Design Output 分为九个部分：15 总体要求数据 GENERAL DATA这一部分数据与在 General 窗口输入的数据相同 定子数据 SOR DATA除与线规相关的几个数据外，这部分数据与在 Sor1 和 Sor2 窗口输入的数据相同。因为输入时选择了自动设计线规功能，RMxprt 计算出下述数据：电磁线直径Wire Diameter (mm) : 0.8118电磁线绝

22、缘厚度 Wire Wrap Thickness (mm) : 0定子槽满率 S or Slot Fill Factor (%) : 61.4557不同厂家生产的电磁线绝缘厚度不同，一般来说，电磁线绝缘厚度为电磁线直径的 7%10%。本例采用线规，其线规材料库数据中的绝缘厚度为 0，故输出值亦为 0。直径为 0.8118 的电磁线相当于线规 20 号，槽满率表示槽面积占用的百分比，即槽内电磁线截面积 (含电磁线绝缘) 与槽总面积减槽绝缘之差的比值。现在有了 RMxprt 计算的电磁线直径，你可以返回程序的输入窗口。在电磁线直径 Wire Diameter 栏的下拉菜单中选择 0.8118mm，或

23、者选 20 号线规 20 Gauge， 输入电磁线绝缘厚度Wire Wrap Thickness (mm) : 0.08。然后点击ysis/ytical Design 运行程序，运行完毕，点击t Pros/Design Output, 看一看电磁线绝缘对总槽满率的影响。电磁线直径Wire Diameter (mm) : 0.8118电磁线绝缘厚度 Wire Wrap Thickness (mm) : 0.08定子槽满率 S or Slot Fill Factor (%) : 74.165 转子数据 ROTOR DATA这里的大部分数据与你在 Rotor Pole 窗口输入的数据相同。不同的是用

24、极弧半径代替了极弧偏心距，除了机械极弧系数外，还给出了电极弧系数。机械极弧系数是在 Rotor Pole 窗口输入的。电极弧系数是基于气隙磁密分布，用平均磁通密度与最大磁通密度的比值计算出来的。参见下图： 永磁数据 PERMANET MAGNET DATA这部分显示永磁体的性能数据，同时还显示去磁磁通密度以及用线性回复磁导率 1.0 计算出16乱 STEADY SE PARAMETERS KT KE NO-LOAD MAGNETIC DATA啓 1.52Tesla B-H佅啓 2001 rpm FULL-LOAD DATA乱 550W Parameter2.93A Average Inpurr

25、ent()RMS Armature Current2.45A()70.88A2/mm3Armature Thermal Load() Specific Electric Load14.97 A/mm(4.73 A/mm2Armature Current Density()亢 Friction and Wind Loss(乱亢) Iron-Core Loss( ) Armature Copper Loss() Transistor Loss()11.46 W20.24 W53.87 W9.32 WLoss0.69 W() Total Loss(乍)95.6 W Outpw r550 W( RMx

26、prt ) Inpwer645.6 W乱17 Efficiency()乱 Rated Speed(乱)乱 Rated Torque(乱) Locked-Rotor Torque( 0 ) Locked-Rotor Current ( 0 )85.2 %1562 rpm3.36 Ngm32.3 Ngm47.6 A WINDIGN ARRANGEMENT AB 5 t Pros/ViewWinding Layout 30oAngle per slot(180o 6)APhase-A axis (A x- 3.5 105o 52.5o)slot center( A )105o0o TRANSIENT

27、 FEA INPUT DATA Number of Turns() Parallel Branches Terminal( 75) End Leakage Inductance Equivalent Air Gap Length Equivalent S or Stacking Factor Equivalent Rotor Stacking Factor Equivalent Br乑 Equivalent HcEstimated Moment of Inertia36014.5 ohm1.7 mH65 mm0.950.950.87 T 6900.0015 kg-m22.2.3.3 Perfo

28、rmance Curvest Pros/Performance Curves PlotData 18Open 窗口，可以打开下列曲线：n_curr.datn_effi.dat输入电流与转速的关系曲线效率与转速的关系曲线输出功率与转速的关系曲线输出力矩与转速的关系曲线空载下气隙磁通密度的分布曲线空载额定转速下感应电压曲线空载额定转速下绕组感应电压曲线额定转速下负载电流曲线额定转速下负载电压曲线n_2.datn_torq.datwv0_flux.datwv0_voatwv0_coil.datwv1_curr.datwv1_voat选中某一曲线，例如 n_curr.dat，点击 OK，在 PlotD

29、ata 窗口中出现转速-电流曲线。19要再打开其他曲线，点击 Plot/Open， 在列表窗口中双击所选中的曲线， 如：n_effi.dat、2.dat、n_torq.datn_20还可以把多条性能曲线显示在同一张图中。点击 Plot/New, 出现 Edit Plot条曲线，将用不同的Y 坐标框 Separate Y scales 选中，点击 OK,窗口，同时选中多性能曲线观察完毕，点击 File/Exit，关闭 PlotData 窗口。212.2.3.4 冲片图形 Lamination Drawing点击下拉菜单中t Pros/View Lamination，查看定子冲片及槽型和转子横截面

30、，亦可在View 菜单中单独选中 S or 或 Rotor 或 Slots，分别查看定子冲片或转子或槽型的截面形状。 然后点击 File/Exit 关闭 Lamination Layout 窗口。222.2.3.5 绕组分布图 Winding Layout点击下拉菜单中t Pros/View Winding Layout 查看两相绕组的布置，然后点击 File/Exit关闭Winding Layout 窗口。2.3创建项目的 Maxwell 2D 二维电磁场分析几何模型至此，已用 RMxprt 完成了一台 550W 无刷直流电机的设计。如果要用 Maxwell2D 继续对该项目进行二维电磁场分

31、析，可用 RMxprt 非常方便地创建 Maxwell 2D 的几何模型。2.3.1Maxwell 路径和几何模型参数点击下拉菜单 Tool/Options，弹出 Options 窗口，在 Maxwell Path 栏中选择 Maxwell 软件安装的路径。23在 Field 栏框中对 4 项参数进行设置：Periodic按几何对称性，电机的结构可分为若干个周期。本例 4 极电机的每极每相槽数为整数，故可分为 4 个周期。选择较小的周期可缩短 Maxwell 2D的运行时间。转子与定子错开的电角度。将气隙沿圆周等分，Band Arc 为每一等分所对应的圆心角，其有效取值范围为 1 5，缺省值为

32、 3。在用二维电磁场 2D Maxwell 进行力矩分析时，对 Band Arc 的数值比较敏感。数值越小，气隙网格剖分越细，力矩计算准确度越高，当然计算所需时间也越长。选择此项时，转子齿或磁极的中心线与周期剖切的分界线重合；否则，转子槽或磁极间的中心线与周期剖切的分界线重合。但定子齿的中心线总是与周期剖切的分界线重合的。DifferenceBand ArcTeeth to Teeth点击 OK 关闭 Options 窗口。2.3.2观察二维几何模型点击下拉菜单ysis/View Geometry，弹出 2D Mer 窗口，显示定子和转子横截面的几何图形。此图形随 Periodic、Diffe

33、rence 和 Teeth to Teeth 参数的改变而变化。点击下拉菜单 File/Exit，关闭 2D Mer 窗口2.3.3创建 Maxwell 2D 二维电磁场项目通过设定参数，确定电机的几何模型后，即可创建 Maxwell 2D 项目。点击下拉菜单t Pros/Create Maxwell 2D Project，弹出 Create Maxwell 2D Project 窗口。分别在 Project Name 和 Path 栏中输入项目名称和路径，点击 Create 即完成 Maxwell 2D 项目的创建。2.4创建 Simplorer 系统仿真的电机模型点击下拉菜单t Pros/

34、Create Simplorer M，弹出 Create Simplorer M窗口。分别在 M的创建。Name 和 Path 栏中输入项目名称和路径，点击 Create 即完成Simplorer M项目243材料库管理 Materials Library Manager对电机中三种最主要的电磁材料：软磁材料（硅钢片）、硬磁材料（立数据文件库，以便于输入设计数据时快速选用。磁钢）和电磁线建3.1软磁材料电机的定子和转子铁心一般由非线性软磁硅钢片冲制叠压而成，也有某些类型电机采用软磁实心整体转子，如：力矩电机、汽轮发电机等。为进行电机的磁场分析和铁心损耗分析，必须先定义铁心材料的磁化特性 B-H

35、 曲线和损耗 B-P 曲线。3.1.1进入 B-H 磁化特性数据窗口在 RMxprt 主窗口中点击下拉菜单 Materials/BH，弹出 B-H DATA 磁化特性数据窗口。输入磁化曲线和损耗曲线先确定几项特征参数 选择制，Englisit System 为英制，Metric Unit System 为公制。 选择铁心损耗的Unit of Loss，W/kg（缺省值）或kW/m3。 在 Standard Loss 栏和 Induction 栏中输入软磁材料的标准损耗，以及对应的磁感应值。注：若采用标准损耗 Standard Loss，则不再需要输入 B-P 曲线数据，表格中的 W/kg 栏将

36、自动。 在 Reference Frequency 栏中输入 B-H 曲线试验的频率。，为kg/m3。 在Specific Weight栏中输入材料的253.1.2.2输入磁化曲线和损耗曲线数据 在 Number of pos for B-H curve 栏输入 B-H 曲线数据的点数，例如选 40 点。 选择磁感应增量的类型 Type of Induction Increment。a缺省值为-Uniform，不设置自动增量。这样可以根据软磁材料厂商给出的数据比较灵活地输入。也可设置自动增量，让磁感应以均匀间距增长的方式输入。 点击 Uniform 命令框，弹出 Input Induction

37、 increment 窗口，输入增量步距，例如 0.05(Tesla)。bOK 关闭 Input induction increment 窗口，则在输入表格中以 0.05 的步距自动列出点击01.95tesla 共 40 点磁感应数据。26在表格中输入磁化特性 B-H 曲线和损耗 B-P 曲线数据。273.1.3打开已有的数据文件在 B-H Data 窗口中点击 Open 命令框，弹出 Open a h-b file 窗口。选择所需材料的 B-H 数据文件，点击 打开(O)于表格中。命令框，其磁化曲线和损耗曲线数据自动列注：输入的铁磁材料 B-H 曲线和 B-P 曲线数据的准确性，对电机的电磁

38、性能分析的准确性影响很大。建议用户一定要根据材料厂商提供的准确数据输入 B-H 和 B-P 特性曲线。RMxprt 中提供的一些材料性能曲线参考。283.1.4查看磁化特性 B-H 曲线和损耗 B-P 曲线点击 Draw B-H Curve 命令框，自动绘出磁化特性 B-H 曲线。点击 Draw B-P Curve 命令框，自动绘出损耗 B-P 曲线。293.1.5求取铁心损耗系数 点击 Advanced 命令框，弹出 Core Loss Coefficient 窗口。 在 Lamination Thickness 栏输入冲片的厚度，例如 0.5mm。 在 Lamination Conduct

39、ivity 栏输入冲片的导电率（点击 Default2e+006）。到导电率的缺省值 将光标在两个输入栏中切换移动一次，RMxprt 立即根据所输入的损耗曲线数据，用回归法计算出铁心材料的三个损耗系数，如图示例 Classical Eddy, Kc = 0.822467，Hysterisis,Kh = 155.206，Exs, Ke = 0。其计算原理如下：铁心损耗 Pv = Pc + Ph + Pe= Kc(fBm)2 + KhfBm2 + Ke(fBm)1 5 = K1Bm2 + K2Bm1 5其中： 涡流损耗 Pc = Kc(fBm)2磁滞损耗 Ph = KhfBm2Pe = Pe(fB

40、m)1 5Kc =2d2/6- 冲片的导电率;d - 冲片的厚度f(K1,K2) = Pvi (K1Bmi2 + K2Bmi1 5)2 = minPvi, Bmi损耗曲线上第 i 点数据2Kh = (k1 - Kcf0 )/f01 5Ke = K2/f0在 2D Maxwell 电磁场分析中，将使用 Kc、Kh、Ke 三个系数计算铁心损耗。f0损耗曲线试验的频率 窗口中的曲线图形，红色为输入的损耗曲线，蓝色为用回归法作出的损耗曲线。或者按 回车 键，关闭 Core Loss Coefficient 窗口。 点击窗口右上角的303.1.6保存或更名另存数据文件使用 Save 或 Save as

41、命令，RMxprt 将材料的 B-H 和 B-P 曲线数据以 h-b 格式保存在ansoft/rmxprt5/mib 文件夹中。 点击 Save 命令框，弹出 New BH-curve file 窗口，在 文件名(N) 栏中键入文件名，点击保存(S)命令框，文件被保存，New BH-curve file 窗口关闭。若以 Open 方式打开文件进行修改编辑，则点击 Save 命令框时，自动以原文件名保存数据文件。 若需对数据文件更名另存，点击 Save as 命令框，弹出 Save as 窗口。在 文件名(N)栏中键入新的文件名，点击 保存(S)命令框，数据文件被保存，Save as 窗口关闭。

42、31 至此已完成 B-H 和 B-P 曲线数据输入，点击 Exit 命令框，关闭 B-H DATA 窗口。3.2永磁材料3.2.1永磁材料性能和主要参数永磁材料属于硬磁材料，其磁滞回线“肥胖”，包围的面积大。磁化后，当外磁场撤去时仍然保持相当高的磁性能，因而可用于永磁电机中产生磁场。永磁材料的性能由其主要参数：剩磁密度 Br、矫顽力 Hc 和最大磁能积(BH)max 来表征。3.2.1.1退磁曲线永磁材料的最大磁滞回线在第二象限的部分称为退磁曲线，它是永磁材料的基本特性曲线。退磁曲线中磁感应强度 Bm 为正值，而磁场强度Hm 为负值。这说明此时作用于永磁体的是退磁磁场强度。因为 Hm 的方向与

43、 Bm 的方向相反，磁通经过永磁体时，沿磁通方向的磁位差不是降落而是升高，说明永磁体是一个磁源，类似于电路中的电源。退磁曲线中的两个极限位置是表征永磁材料磁性能的两个重要参数。退磁曲线上磁场强度 H 为零时相应的磁感应强度值称为剩磁密度 Br，而退磁曲线上磁感应强度 B 为零时相应的磁场强度值称为矫顽力 Hc。磁滞回线退磁曲线和磁能积曲线退磁曲线上任意一点的磁通密度与磁场强度的乘积称为磁能积，它的大小与永磁体在给定工作状态下所具有的磁能密度成正比。在退磁曲线的两个极限位置（B=Br, H=0）和（B=0, H=Hc）磁能积为零，在中间某个位置上磁能积为最大值，称为最大磁能积(BH)max，它也

44、是表征永磁材料磁性能的重要参数。对于某些退磁曲线为直线的永磁材料，显然在（Br/2, Hc/2）处磁能积最大，为(BH)max = BrHc/4。3.2.1.2回复线退磁曲线所表示的磁通密度与磁场强度之间的关系，只有在磁场强度单方向变化时才存在。实际上，永磁电机运行时受到作用的退磁磁场强度是反复变化的。当对已充磁的永磁体施加退磁磁场强度时，磁通密度沿右图中的退磁曲线BrP下降。如果在下降到P点时消去外加退磁磁场强度HP，则磁密并不沿退磁曲线回复，而是沿另一曲线PBR上升。若再施加退磁磁场强度，则磁密沿新的曲线RBP下降。如此多次反复后形成一个局部的小回线，称为局部磁滞回线。由于该回线上的上升曲

45、线与下降曲线很接近，可以近似的用一条直线 PR 来代替，称为回复线，P点为回复线的起始点。如果以后施加的退磁磁场强度HQ不超过第一次的值HP，则磁密沿回复线 PR 作可逆变化。32如果HQ HP，则磁密下降到新的起始点Q，沿新的回复线QS 变化，不能再沿原来的回复线 PR变化。这种磁密的不可逆变化将造成电机性能的不稳定，也增加了永磁电机电磁设计计算的复杂性，因而应该力求避免发生。回复线的平均斜率与真空磁导率 0 （ 0 4 10H/m）的比值称为相对回复磁导率，7简称为回复磁导率 r 。B1 rH0当退磁曲线为曲线时， r 的值与起始点的位置有关，是个变数。但通常情况下变化很小，可以近似认为是

46、一个常数，且近似等于退磁曲线上（Br，0）处切线的斜率值。换句话说，各点的回复曲线可近似认为是一组平行线，他们都与退磁曲线上（Br，0）处的切线相平行。有的永磁材料，如部分铁氧体永磁的退磁曲线的上半部分为直线，当退磁磁场强度超过一定值后，退磁曲线就急剧下降，开始拐弯的点称为拐点。当退磁磁场强度不超过拐点k 时，回复线与退磁曲线的直线段相重合。当退磁磁场强度超过拐点后，新的回复线 RP 就不再与退磁曲线重合了。有的永磁材料，如大部分稀土永磁的退磁曲线全部为直线，回复线与退磁曲线相重合，可以使永磁电机的磁性能在运行过程中保持稳定，这是在电机使用中最理想的退磁曲线。3.2.2进入永磁材料窗口在 RM

47、xprt 主窗口中点击下拉菜单 Materials/Magnet，弹出 Magnet 窗口。333.2.3输入永磁材料参数在表格中输入永磁材料的主要特性参数：Type of Magnet:Residual Flux Density (tesla):永磁材料名称剩余磁通密度 Br，矫顽力 Hc，teslaCoercive Force ():Max. Energy Density (kJ/m3): Relative Recoil Permeability: Specific Weight (kg/m3):设为 7.8。kJ/m3最大磁能积（BH）max，相对回复磁导率r，kg/m3。若输入零，则R

48、Mxprt自动将其材料按钢的用鼠标移动表格下的滑块，可对原有的材料特性参数进行修改，或在表格的空白处输入新的材料特性参数。注：输入永磁材料特性参数的准确性，对电机电磁性能分析的准确性影响很大。建议用户一定要根据材料厂商提供的准确数据输入永磁材料的特性参数。RMxprt 中提供的一些材料特性参数参考。绘制退磁曲线及曲线拟合原理绘制退磁曲线点击 Draw B-H Curve 命令框，RMxprt 自动绘出永磁材料的退磁曲线，显示最大磁能积（BH）max 在曲线上的位置。BaBrB34HaHcH3.2.4.2 退磁曲线拟合RMxprt 根据给定的 Br、Hc、(BH)max 和r 参数进行退磁曲线拟

49、合。其主要原理如下。3.2.4.2.1 三参数法曲线拟合给定 Br、Hc 和(BH)max 三个参数，作图如右。图中： Ha Hc a,Ba Br aa 2在 0BBr 区间任取一磁密 B，则其所对应的磁场场强H 为：Hc 1 aHa HcBr BH Hc B Hc B Hc Br BBr a BBr a B最大磁能积对应的磁密 Bm 为：1 dHdBdH dB BrHcH HmB Br 回复线磁导率为：1 dHdBdHBrHc 1 a dBH 0B Br 3.2.4.2.2 四参数法曲线拟合三参数法可以较好地拟合退磁曲线。但对于非线性的硬磁材料，实际工作点往往不在退磁曲线上，而是在回复线上。

50、三参数法计算出的相对回复磁导率有一定偏差，故引入更精确的四参数法（给定 Br、Hc、(BH)max 和r）。其基本方法如下： 过（0, Br）作一直线，直线的斜率为 r 0 ，该直线在第二象限的线段称为理想回复线。35B (Tesla)1Br Br00.50-800 -Hc0-Hc-4000H ()(Ht, Bt)(BH)maxBr HcBH maxBr HcBH max 设一个虚拟的磁密 Br 0 B0 B1 2 ，其中： B0 max r 0 Hc, BH max Hc B1 Br 用 Br0、Hc 和(BH)max 按三参数法作退磁曲线，使之与理想回复线相切，记切点为（Ht,Bt）。对退

51、磁曲线上的任意磁密 B，由下式计算磁场强度 H: HcBBr 0B BH B a Btro0H B Br r 0 B Btt其中： a 2；0a0 0Br 0Bt Hc 1 a B a；Ba f 0r 0r00r 000BrBr 0H HctB a Br 0t计算 Br 对应的 Hr 值Hr Ht Br Bt r 0 如果Hr 0，说明Br0的假设值太小，应增大区间的下限，令 B0 = Br0 ；如果Hr 0，说明Br0的假设值太大，应减小区间的上限，令 B1 = Br0 。重复步骤，直到 Hr 以满意的精度趋近于零为止。3.2.5保存数据点击 Save 命令框，保存已输入或修改的数据。点击

52、Exit 命令框，关闭 Magnet 窗口。36Br 0 HcBH maxBr 0 HcBH max3.3电磁线规3.3.1建立标准电磁线规格文件RMxprt 在 ansoft/rmxprt5/mib 文件夹中，按标准建立了线规数据文件，分别为 American.wir 和 Chi和中国的 铜线规格（包括圆线和扁线）.wir。但是电磁线的绝缘层厚度还没有相应的，不同厂商生产的电磁线的绝缘厚度有所不同。因而在数据文件 American.wir中没有给出绝缘层厚度数据，在 Chi.wir 中给出的绝缘层数据也用户参考。用户可按厂商提供的线规和绝缘层厚度数据建立自己的线规数据文件，RMxprt 为此

53、提供方便，请参见 3.3.3.1 新建标准电磁线规格文件。在进行电机方案设计输入数据之前，请按下述步骤选择线规数据文件，以便于下拉菜单中自动出现相应的线规数据。规输入的a.在 RMxprt 主窗口点击下拉菜单 Tools/Options，弹出 Options 窗口。b.c.在Wire Setting 的下拉菜单中，选择所需的线规数据文件。点击 OK 命令框，关闭Options 窗口。373.3.2进入电磁线数据窗口在 RMxprt 主窗口点击下拉菜单 Materials/Wire，弹出 Wire Data 窗口。自动将在 Wire Setting步骤中选定文件中的数据列于 Wire Data

54、窗口中。新建或打开标准电磁线规格文件新建标准电磁线规格文件点击 New 命令框， 弹出 Warning 窗口，提示是否需要保存已打开的文件。是(Y）命令框，否则点击 否(N)如果已打开的文件被编辑修改需要保存，Warning 窗口关闭后，数据表格全部刷新为空白。命令框。38选择制，Englisit System 为英制，Metric Unit System 为公制。改变制时，弹出 Note 窗口，告知改变制只能用于数据输入，不能用于两种制之间的转换。点击 确定命令框，表格中线规的发生了改变。393.3.3.2打开已有的数据文件点击 Open 命令框，弹出 Open a Wire File 窗口

55、。（也可能先弹出 Warnig 窗口，提示先保存已作修改的文件）。选择所需的 .wir 文件，点击 打开(O)命令框。3.3.4输入或编辑圆线数据对于新建数据文件，先在圆线规格数 Number of Round-Wire Data 栏中键入线规数量，然后在 Round Wire Data 表格中输入线规数据。Gauge No. DiameterWrap线规号线直径 (mm)绝缘涂层厚度 (mm)也可对已有数据文件进行编辑，修改规格数量和表格中的三列数据。输入或编辑扁线数据对于新建数据文件，先分别在扁线规格数 Number of Rectangular-Wire Data 的 In A Side

56、 和 In B Side 栏中键入窄边和宽边线规数量，然后在 Rectangular Wire Data 表格中输入线规数据。A R B窄边尺寸 (mm)圆角半径 (mm)宽边尺寸 (mm)3.3.5.2扁线宽窄比范围在 Wire ShLimit 右面的栏框中输入扁线宽窄比范围(B/A)max宽窄比最大值(B/A)min宽窄比最小值3.3.5.3查看电磁线截面积403.3.5.3.1不考虑优先系数在 Type of Wire-Daable 的右面选择 All Size，点击 Calculate 命令框，则所有宽窄比符合(B/A)min B/A (B/A)max 条件的线规截面积出现在扁线表中。

57、3.3.5.3.2 考虑优先系数在 Type of Wire-Da比符合able 的右面选择 Skip One，点击 Calculate 命令框，则对所有宽窄(B/A)min B/A (B/A)max 条件的线规截面积出现三种不同的情况：a. 奇数列与奇数行交汇点的截面积以黑色数字出现（使用）；b. 奇数列与偶数行或偶数列与奇数行交汇点的截面积以蓝色数字出现（较少使用）；c.偶数列与偶数行交汇点的截面积不出现（一般不使用）。这种方式便于用户按R20优先系数选用线规。3.3.6保存或更名保存数据使用 Save 或 Save as 命令，RMxprt 将线规数据以 .wir 格式保存在 ansof

58、t/rmxprt5/mib文件夹中。 点击 Save 命令框，弹出 New Wire file 窗口，在 文件名(N) 栏中键入文件名，点击 保存(S) 命令框，文件被保存，New Wire file 窗口关闭。若以 Open 方式打开文件进行修改编辑，则点击 Save 命令框时，自动以原文件名保存数据文件。 若需对数据文件更名另存，点击 Save as 命令框，弹出 Save as 窗口。在 文件名(N) 栏中键入新的文件名，点击 保存(S) 命令框，数据文件被保存，Save as 窗口关闭。414. Conductor Coils Coil Pitch y 8 9 y = 8 = ! Co

59、nductors per Slot Wires per Conductor Coil Sets Wndings4.1.8 q q = /*424.2多相交流绕组多相交流电机的电枢绕组常见的种类和型式：多相交流电枢绕组单层绕组层混合绕组双层绕组叠绕组同心式绕组波绕组分数槽绕组变极多速绕组4.2.1 全极式 Whole-Coiled Windings每一相在每一极下都有绕组。全极式单层绕组全极式双层绕组4.2.2半极式 Half-Coiled Windings每一相只在一半极下有绕组半极式单层绕组半极式双层绕组43同心交叉式全极或半极链交叉式嗻全极或半极嗼同心式嗻全极或半极嗼叠式嗻全极或半极嗼链式

60、全极或半极4.2.3单层绕组一个槽中的全部导体与另一个槽中的全部导体串联形成一个线圈，称为单层绕组。与双层绕组比较，单层绕组的特点为：线圈数量少一半槽内无需层间绝缘，槽利用率高线圈节距只能是整距广泛应用于小容量电机中单层绕组按线圈端部的排列方式不同，可分为链式、叠式、同心式和交叉式。4.2.3.1链式单层链式绕组因其展开图如链相扣而得名。a.半极式链绕组一般情况下，单层半极式链绕组的每极每相槽数q=1例：三相 6 极 18 槽半极式链绕组（q=1, 120 相带）44b.全极式链绕组一般情况下，单层全极式链绕组的每极每相槽数 q=2。其线圈端部跨距比极距短一槽（仍然是整距线圈），因而可节省铜线