電動(dòng)汽車(chē)用永磁無(wú)刷直流電機的有限元分析
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ANSYS程序的電磁能力可用來(lái)分析電磁場(chǎng)多方面問(wèn)題。ANSYS程序提供了豐富的線(xiàn)性和非線(xiàn)性材料的表達方式，包括各向同性或正交各向異性的線(xiàn)性磁導率，材料的B－H曲線(xiàn)和永磁體的退磁曲線(xiàn)。后處理功能允許用戶(hù)顯示磁力線(xiàn)，并計算磁通密度和磁場(chǎng)強度、力、力矩和其它參數。本例中應用2－D靜態(tài)磁場(chǎng)分析，采用矢量磁勢方法，模擬各種飽和磁性材料和永磁體。靜態(tài)磁場(chǎng)分析主要由6個(gè)步驟組成：
（1）建立模型
（2）創(chuàng )建物理環(huán)境，賦予特性
（3）剖分網(wǎng)格
（4）加邊界條件和載荷
（5）求解
（6）后處理
3.1 在A(yíng)NSYS中創(chuàng )建實(shí)體模型
將計算結果作為建立模型的輸入數據。進(jìn)入前處理（PREP7）開(kāi)始建立模型。利用幾何元素和布爾操作生產(chǎn)基本的幾何形狀。此模型的難點(diǎn)在于槽的復制，在柱坐標系下轉動(dòng)工作平面后映射即可。圖4為2－D模型示意圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/238621.htm
3.2 創(chuàng )建物理環(huán)境，賦予材料特性
3.2.1 定義單元類(lèi)型
用表1中所示兩種單元均可［3］。
3.2.2 定義材料特性：
一共用到4種材料，將模型中不同部分分別賦予不同的材料值。
（1）氣隙與槽：空氣，材料特性：μr（MURX）＝1
（2）定子：DW465－50，材料特性：B－H曲線(xiàn)
（3）轉子：10＃鋼，材料特性：B－H曲線(xiàn)
（4）磁極：永磁體，材料特性：μr（MURX）＝1.05，Hc（矯頑力矢量）：MGXXMGYY分別依磁極的具體位置而定，如圖2分布的12個(gè)磁極矯頑力矢量的X、Y分量見(jiàn)表2。
3.3 剖分網(wǎng)格
選擇自由網(wǎng)格劃分中的智能劃分（Smartmesh），智能單元的大小可以自由控制。剖分結果如圖5所示。
3.4 加邊界和載荷
一般，認為磁力線(xiàn)沿電機外側表面閉合，這條邊界屬于第一類(lèi)齊次邊界，很多情況下電機軸的外表面也被取為第一類(lèi)齊次邊界，賦值A＝0。
永磁電機由永磁體作為激勵源，通過(guò)材料特性中矯頑力設置即可，不必另外加激勵。
分析空載情況時(shí)，不必加載荷；分析負載情況時(shí)，在槽內區域加負載電流。
3.5 求解［3］
進(jìn)入到求解器Solution，可以選擇下列任何一種求解器：Frontal，JCG，ICCG，PCG求解器，而對于2－D模型，推薦用波前求解器。當進(jìn)行非線(xiàn)性電磁場(chǎng)分析時(shí)，ANSYS計算收斂準則，每次平衡迭代具有相應的收斂標準。在求解進(jìn)行中，可以打開(kāi)“圖形求解跟蹤”。
3.6 后處理
進(jìn)入到通用后處理器POST1，可觀(guān)察整個(gè)模型或模型的一部分在某一時(shí)間上針對特定載荷組合時(shí)的結果，POST1有許多功能，包括從簡(jiǎn)單的圖象顯示到復雜的數據列表。
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