1、Ansoft 3D電機設計流程電機設計流程 一、創建項目一、創建項目l雙擊圖標 打開Ansoft軟件。lmaxwell界面，在菜單欄選擇菜單項目FileNewl右擊 ，選擇Rename，輸入Priusl單擊圖標，進入3D求解域。l在項目管理窗口右擊，選擇Rename命令，輸入1_Whole_Motor，如下圖所示。 二、設置單位二、設置單位l選擇菜單項目ModelerUnits。選擇Units：mm（millimeters）三、創建三、創建3D模型模型1、創建定子l使用User Defined Primitive創建定子l選擇菜單項目Draw User Defined Primitive Sy

2、slib Rmxprt SlotCorel如右圖填入數據，創建定子三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l點擊創建的窗口，雙擊SlotCore1，并把SlotCore1改為Statorl注意：之后可以添加材料屬性三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）2、創建轉子l使用User Defined Primitive創建轉子l選擇菜單項目Draw User Defined Primitive Syslib Rmxprt IPMCorel采用下表所給定的數據來創建轉子三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l點擊創建的窗口，雙擊IPMCore1并把IPMCo

3、re1改為Rotor3、創建磁體lUser Defined Primitive可以創建磁體，但有不同的參數。UDP可以創建不同的拓撲l選擇菜單項目Draw User Defined Primitive Syslib Rmxprt IPMCorel用下頁給定的值創建磁體三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）點擊剛剛創建的項目，將IMPCore1的改為Magnets。將磁體的顏色有系統默認色改為淺紅色。三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）4、創建繞組l使用User Defined Primitive創建繞組l選擇菜單項目Draw User Define

4、d Primitive Syslib Rmxprt LapCoill用下面的值創建定子三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）Inforcoil=1三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l雙擊LapCoil，將材料由vacuum改為Copperl如果你想使繞組操作容易些，選擇Rotor，Stator and Magnets，選擇菜單View Hide Selection Active view 或者使用工具欄按鈕 l將LapCoil1的顏色改為黃色三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l選擇LapCoil1，沿著Z軸旋轉7.5deg，右擊選擇菜單項EditArrangeRotate或者使用

5、圖標三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l選擇LapCoil1。線圈第一個是A相，復制這個線圈來創建第一個線圈的C相和B相。右擊選擇菜單項目EditDuplicateAround Axis或者使用圖標三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l將LapCoil1_1和LapCoil1_2的名字改為PhaseC和PhaseB，PhaseC的顏色改為青綠色，PhaseB的顏色改為淡藍色，將LapCoil1的名字重置為PhaseA。l選擇PhaseA，PhaseB和PhaseC，右擊選擇菜單項目EditDuplicateAround Axis或者使用圖標 l輸入45度和總數為8，這將創建所有的需要

6、繞組。三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l電機幾何模型完成了，如果你想隱藏電機的其它部分，選擇Rotor，Stator和Magnets，選擇菜單項目ViewShow Selection Active view 或者是使用工具欄按鈕三、創建三、創建3D模型（續）模型（續）l依據我們所用的不同的求解器及我們需要獲得的電機性能參數，可能會增加新的物體（在設置剖分和運動屬性時會用到）。l保存項目，點擊Maxwell design1_Whole_Motor，右擊選擇Copy。l點擊項目名字，右擊選擇Paste，改變復制的項目名為2_Partial_motor.l我們可以充分利用電機的拓撲結構來減少

7、所仿真電機的尺寸。電機極數為8，我們可只仿真電機的一個周期，這是可行的，因為定子 （1）有48槽（8是48的除數）， （2） 三相定子繞組是有45度的為一周期分布。l從現在開始，我們將使用the Mawxelldesign 2_Partial_motor 來進行仿真。我們同時還有一個電機整個區域的備份以備在其他的研究中使用。l從模型樹選擇所有的項目（或者使用ctrl-A命令），右擊選擇EditBooleanSplit或者使用工具欄圖標l選擇XZ平面，保持positive面四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l注意：在這過程中，許多信息將會在對話窗口中出現，這些信息提示我們一些物體由

8、于完全在所保留的模型之外而不被保存。l我們得到電機半個區域的模型。繼續選定所有選定的物體，右擊選擇EditArrangeRotate或者使用圖標l沿著Z軸旋轉方向輸入-45deg。四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l被選中的物體繼續進行操作，右擊選EditBooleanSplit或者使用工具欄圖標l選擇XZ平面，保持negative面l被選中的物體繼續進行操作，右擊選擇EditArrangeRotate或者使用圖標l沿著Z軸旋轉方向輸入45deg，。l3D模型如右圖所示。四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l選擇Draw

9、Rectanglel 1.在坐標輸入窗口，輸入方體的位置l X：0.0，Y：0.0，Z：-100.0，按Entry鍵輸入l 2.在坐標輸入窗口，輸入方體的相對尺寸l dX：200.2，dY:0.0，dZ:200.0,按Entry鍵輸入(先選擇XZ坐標平面)l如果半徑按鈕“Automatically cover closed polylines”檢查Tools Options3D Modeler (如第五頁表示的)，獲得2D sheet。如果這個選擇不可以，你需要檢查多叉線，右擊選擇EditSurfaceCover Lines.四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l將PhaseA改名

10、為PhaseA1，PhaseA_7改名為Phase2，將PhaseB，PhaseB_7,PhaseC和PhaseC_7分別改名為PhaseB1，PhaseB2，PhaseC1和PhaseC2。l我們現在可以創建一個包圍電機的區域。由于磁力線分布集中在電機內部，所以我們不需要創建很大的區域。l使用工具欄圖標如圖所示在XZ平面創建表格四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l選擇菜單欄DrawRectanglel 1、在坐標輸入窗口，輸入方體的位置l X:0.0，Y:0.0，Z：-100.0，按Enter鍵輸入l 2、在坐標輸入窗口，輸入方體的相對尺寸l dX：200.0，dY:0.0,d

11、Z:200.0,按Enter鍵輸入l檢查ToolsOptions3D Modeler(如第五頁所說的那樣)如果你有單選按鈕“Automatically cover closed polylines”，可以獲得一個2D 平面。如果選擇不可以，你需要選擇polyline，右擊選擇EditSurfaceCovers Lines.（未操作）四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l設置2D 平面為Rectangle1，右擊選擇Edit-DrawSweepAround Axisl注意：選擇的模型需要設置 這個操作l按指定窗口中的參數輸入。四、減小四、減小3D模型尺寸（續）模型尺寸（續）l將面域從

12、Rectangle1的名字改為Region，確保真空是選擇的材料，你可能通過增加區域的透明度來改變其渲染效果。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l切換從物體表面模式可通過點擊f按鈕來或者使用工具欄圖標l選擇永磁體PM的表面的如右圖所示五、電機的材料特性五、電機的材料特性l1.永磁材料特性l Prius永磁體（PMs）是高強度的永磁體。l 為了定義永磁體磁化方向，我們需要為單獨的定義每一塊永磁體，選擇Magnets，右擊選擇EditBooleanSeparate Bodies.l重命名Magnets為PM1和重命名Magnets_1為PM2.l由于永磁體是不斷旋轉的，使用固定坐標系

13、（CS）對其進行定向是不可能的。所以我們有必要使用體坐標系。體坐標系是一種與物體表面相關聯的坐標系。當物體旋轉時，體坐標系隨之旋轉。lPriuss PMs 所用永磁體定向如下圖所示。因此，我們有必要使用體坐標系對每一永磁體進行定向。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l創建與這表面相關聯的體坐標系：l1、選擇菜單項目3D ModelerCoordinate SystemCreatFace CS 或者選擇工具欄的圖標l2、這時模型處于繪圖狀態我們希望體坐標系的坐標原點處于被選中的平面上。我們用鼠標捕捉面的任一對角點，可使用“snap to vertex symbol”，這樣就確定了體

14、坐標系的中心。l3、你還需要確定X軸的方向，鼠標捕捉面的另一頂點。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l創建了體坐標系，它的默認名是FaceCS1。把它名字改為PM1_CS.l重復同樣的操作來創建與PM2關聯的體坐標系PM2_CS。確認它的X軸正方向指向氣隙。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l如下所示，通過點擊Globle來重置工作坐標系為全球坐標系。l編輯物體PM1的屬性，選擇PM1_CS坐標系統來改變物體的定向。這坐標系統為永磁體磁化方向的基準方向。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l要想進入材料數據庫，點擊材料按鈕（默認材料為Vacuum），普瑞

15、斯混合動力車用永磁材料不屬于材料庫的一部分，點擊Add material按鈕。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l有個特殊的菜單可用來修改永磁體材料參數。在View/Edit 材料窗口的下方，選擇“Permanent Magnet”進入。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l根據下面窗口的數據來輸入永磁材料參數五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l將材料的名字改為N36Z_20l根據圖形，如果PM1_1CS坐標系的系統X軸正方向如下圖所示背離氣隙，則我們設置Xcomponent的值為1，Y和Zcomponents的值為0，否則Xcomponent的值為-1

16、，Y和Zcomponents的值為0。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l材料定義完成之后關閉窗口之前點擊Validate按鈕l編輯PM2的屬性，選擇PM2_CS坐標系系統可對物體的定向進行修改。這個坐標系系統用來定義永磁體磁化方向的基準方向。如果定義的PM2_CS與PM1_CS是一致的（X軸指向氣隙），你可以使用同樣的材料N36Z_20賦給PM2。如果不是如此，可以復制材料N36Z_20，并更改其定向與PM2_CS相一致。l2、硅鋼片定義l定子和轉子使用相同的材料，選擇目標Stator和Rotor，編輯它們的屬性，改變它們默認的材料，在材料庫中，添加一名叫M19_29G的新材料

17、。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l由于鐵芯材料是非線性的，進入non-linear B-H Characteristic窗口，將其相對磁導率由“Simple”改為“Nonlinear”。l在Value column點擊BH曲線，就出現BH曲線輸入窗口五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l用如下給定的值輸入B-H特性曲線五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l一旦B-H曲線輸入了，我們需要輸入硅鋼片疊壓系數，疊壓系數是由于絕緣而引起的有效比值，我們也可以在Maxwell中給定疊壓方向。如上所示改變Composition value由原來的“Solid”改為

18、“lamination，Maxwell認為相對磁導率的均質化方向沿硅鋼片疊壓方向。l 1、硅鋼片疊壓系數為0.94，意味著有6%的硅鋼片片間絕緣l 2、輸入V(3)（Z軸）為疊壓方向l在這個例子中我們忽略了渦流電流，也就是硅鋼片的電導率為0。l在退出的View/Edit 材料窗口時，確認材料已改變。五、電機的材料特性（續）五、電機的材料特性（續）l將材料M19_29G賦給Rotor和Stator。六、設置主從邊界條件六、設置主從邊界條件l設置主/從邊界條件能充分利用電機周期性的特點，下面將定義兩種邊界：主邊界和從邊界。從邊界上任一點的磁強強度與主邊界上任一點的磁強強度相對應（大小相等，同向或反

19、向）。l在當前視窗中選擇物體Region，右擊選擇ViewShow In Active belowl改變選中的模式為Facel選擇Region一條邊界線六、設置主從邊界條件（續）六、設置主從邊界條件（續）l右擊選擇Assign BoundaryMasterl在下拉菜單中的局部坐標系統，選擇New Vector六、設置主從邊界條件（續）六、設置主從邊界條件（續）l在面域的選擇，敲擊面域的底部內角來定義矢量u的頂點l敲擊面域的頂部內角來定義矢量u的第二個頂點六、設置主從邊界條件（續）六、設置主從邊界條件（續）l坐標系統（u，v）描繪了；主邊界被很好地定義了，點擊OK生效。l選擇面域的對立垂直面六、

20、六、設置主從邊界條件（續）設置主從邊界條件（續）l右擊選擇AssignBounderSlavel1、首先我們給定主邊界的基準。對于主邊界，我們沒有必要改變其默認名稱Master1。l2、如果矢量u的定義選擇New vector，用同樣的方法來定義主邊界，沿著軸選擇矢量u的始末點。l3、模型顯示了電機一對極的情況。由于電機的極對數為奇數，所以Slave=-Master。七、穩態分析七、穩態分析l我們將對電機穩態下的的不同性能進行研究。l保存工程，點擊Maxwell design 2_Partial_motor,右擊選擇Copy。l點擊工程名稱，右擊選擇Paste，改變復制的工程名稱為3_Part

21、ial_motor_MS。l1、空載研究l我們首先對有永磁體單獨產生的磁場進行分析。l在這個模型中，由于繞組沒有定義電流，所以定子繞組暫不需要。選擇6個繞組，模型的屬性窗口中勾去“Model”按鈕。注意我們同時選中幾個物體，物體的名稱是空的。七、穩態分析（續）七、穩態分析（續）l線圈繼續處于選中狀態，通過菜單項目ViewHide SelectionActive view來隱藏繞組，或者用工具欄按鈕八、剖分八、剖分l自適應的網格剖分是非常有效地。當然如果我們可以根據電機的特性，設置一個比較合理的初始剖分，從減小仿真時間的角度來說也是一個很好的主意。減少硅鋼片區域剖分單元數可加快非線性求解的速度。

22、l選擇Rotor，右擊選擇Assign Mesh OperationInside SelectionLength Based八、剖分八、剖分(續續) 限制剖分單元的長度為15mm。l 重命名剖分操作為Rotor。l選擇Stator，我們想減少定子槽剖分網格數目，右擊選擇Assign Mesh OperationSurface Approximationl Maximum surface deviation一欄輸入30degl Maximum aspect Ratio一欄中輸入5l 重命名該剖分操作為SA_Stator 八、剖分八、剖分(續續)l選擇PM1和PM2，右擊選擇Assign Mesh

23、 OperationInside SelectionLength Basedl 限制剖分單元的長度為10mm。l 重命名剖分操作為PMs。l我們想得到關于定子在轉子的表面細微的網格，選擇Rotor的表面，面朝氣隙。 八、剖分八、剖分(續續)l右擊選擇Assign Mesh OperationSurface Approximation八、剖分八、剖分(續續)l 在Maximum surface deviation一欄輸入2deg,目的是沿著氣隙有個好的分割lMaximum aspect Ratio一欄中輸入10，沿著這平面上Z方向阻止大元素l重命名該剖分操作為SA_airgap_Rotor八、剖

24、分八、剖分(續續)l選擇項目PM1,PM2和Rotor，右擊選擇Assign ParametersTorque九、分析設置九、分析設置l在永磁體中，右擊Analysis，選擇Add Solution Setupl 1、在maximum number of passes中輸入15l 2、輸入2%的錯誤率l 3、在收斂面板，輸入15%的純度l 4、確保非剩余設置為0.005%，點擊OK記錄分析設置九、分析設置（續）九、分析設置（續）l分析l 在設置右擊，選擇Analysis或者點擊圖標十、后處理十、后處理l計算需要10步才達到收斂。右擊Setup1，選擇菜單欄Convergence，Converg

25、ence面板可以看到結果。十、后處理（續）十、后處理（續）l轉矩值求解，選擇求解欄，給出的轉矩值，整個電機的轉矩要在此基礎上乘以8（周期系數），得到1.2N.m，看上去是合理的：相對于負載運行是比較小的。定轉子之間的不同的位置角得出不同的轉矩值。十、后處理（續）十、后處理（續）l標繪磁通密度分布圖。選擇Rotor，Stator，PM1,PM2,右擊選擇All Object Faces.再右擊選擇FieldsBMag_B.我們得到磁通密度B在整個物體上的分布。如我們希望的那樣，硅鋼片靠近永磁體附近高度地飽和，這是永磁體造成的。十、后處理（續）十、后處理（續）l在氣隙標繪磁感強度H分布，我們需要在

26、后處理中繪制一條線來觀察場分布：l 1、繪制一條圓弧，選擇菜單項DrawArcCenter Point或者用相應的工具欄圖標l l2、接受并繪制一個非模型物體，在現存的解決方案中是有效的l 3、輸入弧線的中心：0,0,0mm，回車。十、后處理（續）十、后處理（續）l 4、輸入弧的第一點，這個點在YZ平面氣隙的中間，輸入其坐標80.575,0,0mm，回車。l 5、輸入弧的最后一點，這點在XY平面上，與X軸負方向的夾角是45，80.575/1.414=56.70996()，輸入其坐標56.70996,56.70996,0mm，回車。l 6、要完成弧線的繪制，移動鼠標到繪圖區，右擊選擇菜單回車do

27、ne。l7、命名線氣隙弧airgap_arc和接受物體十、后處理（續）十、后處理（續） 8、在項目數中出現一個新的文件夾Lines，包括新定義的弧。 9、選擇airgap_arc，移動鼠標到繪圖區，右擊選擇菜單項目FieldsHH_vector. 10、接受場繪圖器的默認設置十、后處理（續）十、后處理（續）l 11、采用默認設置的H矢量分布圖如下圖所示。，如要個性化顯示設置，雙擊刻度區域：l 12、用戶可修改系統默認設置，如下圖所示：十一、負載分析十一、負載分析l保存項目，點擊Maxwell 設計 3_Partial_motor_MS,右擊選擇Copy.l點擊項目名字，右擊選擇Paste，把復

28、制的設計重命名為4_Partial_motor_MS2l在此設計中，我們需要在線圈中通入電流：需要把線圈加入到計算區域。從模型結構樹中選中6個線圈。在屬性窗口，選中單選按鈕Model。l選擇菜單項ViewShow selectionsAll views取消隱藏線圈。十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l1、添加激勵l 計算模型不是整個電機，只是部分線圈。電機是由三相對稱電源供電，我們需要輸入流入流出每個線圈的電流。例如在我們所用的例子中，輸入：l 1500A到PhaseAl -750A到PhaseBl -750A到PhaseCl在進行靜磁計算式，激勵源是以電流形式給的。這時候我們不需要建立

29、每匝線圈的模型，因此我們只需要輸入每項總電流就行了。匝數和電氣拓撲結構只在進行電感計算時考慮。l轉換選模式到擇facel給PhaseA2輸入激勵：l 1、在XZ平面選中PhaseA2的底面十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l 2、右擊選擇菜單項Apply ExcitationCurrentl 3、重新命名激勵為PhaseA2_Inl 4、輸入1500Al 5、正如我們模仿絞合導線一樣選擇Strandedl 6、如圖紅色箭頭為默認電流方向，不要改變方向l 7、確認激勵設置十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l 8、在XZ平面選中PhaseA2的上面十一、負載分析（續）十一、負載分析（續

30、）l 9、右擊選擇菜單項Apply ExcitationCurrentl 10、重新命名激勵為PhaseA2_Outl 11、輸入1500Al 12、正如我們模仿絞合導線一樣選擇Strandedl 13、如圖紅色箭頭為默認電流為反方向，改變方向l 14、確認激勵設置l十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l為線圈PhaseB2輸入激勵，使用以上相同的方法：l 1、在XZ平面選中PhaseB2的底面，輸入激勵-750A到PhaseB2_In。l 2、在XZ平面選中PhaseB2的上面，輸入激勵-750A到PhaseB2_Out。（改變系統默認方向）十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l為線

31、圈PhaseC2輸入激勵，使用以上相同的方法：l 1、在XZ平面選中PhaseC2的上面，輸入激勵-750A到PhaseC2_In。l 2、在XZ平面選中PhaseC2的底面，輸入激勵-750A到PhaseC2_Out。（改變系統默認方向）十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l我們現在在相反的平面上添加端部激勵，涉及到PhaseA1，PhaseB1，PhaseC1。l為線圈PhaseA1輸入激勵：十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l為線圈PhaseB1輸入激勵：十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l為線圈PhaseC1輸入激勵：十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l電感計算l

32、我們比較關注電感值的計算。選擇項目樹種的Parameters，右擊選擇AssignMatrixl在矩陣計算值包含6相繞組。這是電感值是按照線圈為1匝計算的。十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l選中后處理欄。在這個面板定義每個線圈的匝數。這六個線圈匝數輸入9.l同時我們需要把同相的所有線圈劃為一組。這樣我們可以得到整個繞組的電感值。l選中PhaseA_1和PhaseA_2,然后點擊group按鈕l命名線圈組名為PhaseA十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l對全部三相重復這些操作l2、剖分操作l大電流將導致飽和與電機中場域的改變，因此為了提高收斂速度，在適合的線圈pass1中我們想要

33、不太平坦的元素事件。我們已經限制了Stator的長徑比。選擇Rotor項目，右擊選擇菜單項Apply Mesh OperationsSurface Approximation.限制長徑比為5.十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l3、分析設置l打開Setup1，選擇tab convergence，改變每通過一次精化從15%到10%。減少百分比將會稍微增加通路的數目來達到收斂，但是也會提高鋼和磁鐵飽和的地方的精度。l4、分析l右擊setup選擇Analyze或者點擊按鈕十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l5、后期處理l11步計算后可以實現收斂。右擊Setup1，選擇菜單項中的Conve

34、rgence即可看見收斂信息面板l轉矩值。選擇solution按鈕，從下拉菜單選擇Torque1.對整個電機來說轉矩還需要乘8（周期系數），這樣得到結果大約為45N.m。此時，我們沒有使轉子磁極的位置與繞組電流同步，所以還得不到能夠獲得最大轉矩的優化激勵值。定轉子之間相差不同的角度可以得到不同的值。十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）l把鼠標移到畫圖區域，右擊選擇菜單欄FieldsHH_vectorl確認設置lXY平面上繪制磁場強度H的分布圖。在模型的樹型菜單中屬于全局坐標系的子欄里選擇XY平面。十一、負載分析（續）十一、負載分析（續）lMaxwell使用一個合適的網格剖分程序。網格不斷提

35、高每一步知道收斂完成。繪制網格為了看見哪里Maxwell放置元素這是個好主意。l選擇項目Rotor，右擊選擇菜單項Plot Meshl最終的網格如下，有趣地看到網格在氣隙周圍及其精制，當場域變化的快，Rotor的外圍場域由于場域變化慢而精制。十二、動態分析十二、動態分析l我們將分析電機的瞬態特性。l保存項目。電機Maxwell設計中2_Partial_motor,右擊選擇Copyl點擊項目名，右擊選擇Paste。把復制過來的項目重命名為5_Partial_motor_TR.l從項目管理結構樹種選擇設計名字，右擊把解算類型從Magnetostator改為Transient。十二、動態分析（續）十

36、二、動態分析（續）l瞬態計算與靜磁計算表現不同主要是因為：l 沒有進行自適應的網格剖分。因為在每步瞬態計算時幾何形狀都不同，很明顯Maxwell不會再每步計算時都相應地重做網格剖分。在動態分析中，我們將為所有的轉子位子進行一次盡可能合理的網格剖分。l 激勵源設置不同。在靜磁計算中，我們僅關注流入導體的總電流。而在瞬態計算中，由于電流時任意的時間函數，我們使用絞線導體（需要明確每個繞組的準確導體數）。我們需要創建專用的線圈和繞組。十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l1、創建線圈l點擊f改變選擇的模型或者使用工具欄菜單l導體Phase A2。在XZ平面，我們定義屬于線圈Phase A2（黃色

37、）的兩個矩形線圈。選擇底部線圈（看圖片的下面），右擊選擇菜單欄Assign Excitation Coil Terminal。輸入名字PhaseA2_In和導體數為9。l導體Phase A2。在XZ平面，選擇導體Phase A2的頂部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseA2_Outl 導體數為9十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase B2。在XZ平面，選擇線導體Phase B2底部（藍色，看圖片的下面）。右擊選擇菜單欄Assign Excitation Coil Terminal。l輸入名字PhaseB2_In

38、l導體數為9十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase B2。在XZ平面，選擇導體Phase B2的頂部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseB2_Outl 導體數為9l 改變電流方向像電流方向指向由導體向外l導體Phase C2。在XZ平面，選擇導體Phase C2（綠色）的頂部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseC2_Inl 導體數為9l 十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase C2。在XZ平面，選擇導體Phase C2（綠色）的

39、底部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseC2_Outl 導體數為9l 改變電流方向像電流方向指向由導體向外十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase A1。在從平面，選擇導體Phase A1（黃色）的底部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseA1_Inl 導體數為9十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase A1。在從平面，選擇導體Phase A1（黃色）的頂部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal

40、。l 輸入名字PhaseA1_Inl 導體數為9l 改變電流方向像電流方向指向由導體向外十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase B1。在從平面，選擇導體Phase B1（藍色）的底部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseB1_Inl 導體數為9l導體Phase C1。在從平面，選擇導體Phase C1（綠色）的底部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseC1_Outl 導體數為9l 改變電流方向像電流方向指向由導體向外十二、動態分析（續）十二、動態分析

41、（續）l導體Phase B1。在從平面，選擇導體Phase B1（藍色）的頂部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseB1_Outl 導體數為9l 改變電流方向像電流方向指向由導體向外十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l導體Phase C1。在從平面，選擇導體Phase C1（綠色）的底部，右擊選擇菜單項Assign Excitation Coil Terminal。l 輸入名字PhaseC1_Inl 導體數為9十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l2、電機激勵l IPM永磁電機的轉子是與定子磁場是同步的。這種與轉子旋轉同

42、步的激勵使永磁體產生的磁通是最大的。l通入激勵使三相對稱電流，相序為A+C-B+l在t=0時刻，A相處于要處于對應于d軸的軸線上。因此我們需要把轉子的初始位置移動30度以使轉子磁極與A+A-中心線對應起來。十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l3、創建激勵參數l需要定義將被用于定義激勵的參數l選擇菜單按鈕Maxwell 2DDesign Propertiesl參數窗口彈出l點擊添加按鈕來增加電動機的極速l 在名稱區域輸入Polesl 在數值區域輸入8l 點擊OK來確認參數設置十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l用同樣的方法輸入：l PolePair，極對數：它的值為Poles/2lS

43、peed_rmp,以rmp為單位的轉速；數值為3000lOmega，以degrees/s為單位的激勵變化率；數值為360*Speed_rpm*Polepair/60lOmega_rad以rad/s為單位的變化率；數值為Omega*pi/180lThet_deg電動機的功率角；例如，在此研究中我們使用20degrees；那么輸入20deg。lThet是以弧度表示的功率角，所以它的數值為Thet_deg*pi/180lImax是電動機繞組電流的峰值；數值為250A十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l設計選項面板最后顯示如下：十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l4、創建繞組l線圈意味著定

44、義模型里和外的激勵路徑，實際激勵是通過繞組的定義來定義的。繞組需要被定義成電機的每個電激勵。l電機的繞組是三相對稱連接的，輸入激勵為正弦波。在每個時間點上，各相之間相差120度，其中負載角也是加在其中的。lA相繞組.在項目樹中，右擊Excitations，然后選擇菜單欄Add Widding十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l1、名稱為輸入PhaseAl2、因為每個端面有9匝，故選上Strandedl3、輸入繞組電流：Imax*sin（Omega_rad*Time+Thet）。Time是系統變量，表示當前時間。l4、點擊OKl5、在項目樹中右擊PhaseA，選擇菜單項Add Termin

45、als6、結合Ctrl按鈕選上PhaseA的4個線圈并點擊OK十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）lB相繞組.在項目樹中，右擊Excitations，然后選擇菜單欄Add Widding。重復操作如下：l 給PhaseB命名l 繞組電流為Imax*sin（Omega_rad*Time-2*pi/3+Thet）。它比A相電流偏移-120degrees。l 選上PhaseB的4個線圈lC相繞組.在項目樹中，右擊Excitations，然后選擇菜單欄Add Widding。重復操作如下：l 給PhaseC命名l 繞組電流為Imax*sin（Omega_rad*Time+2*pi/3+Thet）。

46、它比A相電流偏移+120degrees。l 選上PhaseC的4個線圈十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l5、添加Bandl運動部件（轉子和永磁體）需要包圍在空氣部件Band中。這樣可以把運動部件和項目中固定的部分分割離開。以下是一些設置電動機Band部件時要遵守的規則：l Band必須比任何方向的轉動部件（邊界線除外）稍大。l Band應該是一個具有圓弧邊界的扇形。l 強烈建議設置一個空氣部件把所有運動部件包含在Band中。這將有利 于沿著氣隙的網格剖分。l為了創建Band，在XZ平面用個矩形，這將會在Z軸掃除來創建”Camembert“形式風格。l在畫圖域選擇XZ平面十二、動態分析（

47、續）十二、動態分析（續）l選擇菜單項DrawRectangle或者在工具欄里選擇按鈕l轉子半徑為80.2mm，定子內徑為80.95mm。我們選擇Band的中間l 1、在位置上輸入80.575,0，-43mml 2、輸入dx為-80.575，dy為0，dz為86mml 3、命名項目為Band十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l選擇Band，右擊選擇菜單項EditSweepAround Axis.l 如下輸入參數，選擇沿著Z軸每個角度有個平面l l讓材料為Vacuum。十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l我們現在已經創建了一個把所有運動部件包圍在Band中的的部件。選擇Band，右擊選

48、擇E菜單ditCopy或者是Ctrl-C.l通過右擊選擇EditPaste或者使用Ctrl-V粘貼另外一個Band。一個新的項目Band1就被添加到部件行列中了。打開它的結構樹，然后雙擊CreateRectangle。 十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l編輯矩形尺寸：l 1、輸入位置為80.4,0，-83.82/2mml 2、輸入X的大小-80.4mml 3、輸入Z的大小83.82mml 4、點擊OKl這個操作把部件的大小調整為緊緊覆蓋住轉子及永磁體l把Band1從命名為Band_inl注意：因為我們要添加用于對運動部分進行網格剖分的部件，所以我們將在網格剖分過后進行運動屬性設置。十二

49、、動態分析（續）十二、動態分析（續）l6、網格剖分l瞬態計算沒有使用自適應網格剖分是因為這樣做就會要求在每步計算都重新剖分網格，導致計算時間過長。通過網格剖分設置，我們將為所有瞬態仿真提供一個合理并符合要求的網格剖分。l轉子靠近氣隙并包圍永磁體的部分被設計為高度飽和。在這些區域的網格要求高些。十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l為滿足這個要求，我們在轉子內部創建了一些部件，然后進行針對這些部件的部分設置來在永磁體槽周圍獲得精細的網格剖分。l確保XZ平面被選擇l選擇菜單項DrawRectangle或者在工具欄中選擇按鈕l 1、輸入78.72,0，-41.91mm作為Point1的位置并點擊

50、Enterl 2、輸入14.8mm為dx，0為dy，83.82mm為dzl 3、把項目命名為Rotor2l矩形如圖所示：十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l選中Rotor2，右擊選擇菜單項EditSweepAround Axis.l 按下圖所示輸入參數。注意Rotor是利用UDP模塊創建的，UDP會自動產生實際表面，因此氣隙部件Rotor2也必須是實際表面。所以要在其分段數欄輸入0。十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l把Rotor2的屬性改為M19_29G。同樣，還需要對顏色和透明度做相應的設置。l注意：由于Rotor2是完全包含在Rotor中，我們不需要再實施布爾操作。l注意：由

51、于電腦顯示器的像素有限，實際表面被描繪成了多面體表面。同樣的原因，導致Rotor2看起來像是和永磁體槽相交了但實際情況并非如此。十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l重復同樣的操作創建Rotor3l 1、在XZ平面用以下尺寸畫一個矩形：l 2、線繞Z軸旋轉成矩形l 3、設置材料屬性為M19_29G十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l選中6個線圈PhaseA1，PhaseA2，PhaseB1，PhaseB2，PhaseC1，PhaseC2，右擊選擇Assign Mesh OperationsInside Selection Length Based.l 1、操作命名Coilsl 2、取

52、消選中Restrict Length of Elements選項l 3、選中Restrict Number of Elements選項l 4、輸入6000l 5、確認設置十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l選擇永磁體PM1和PM2，右擊選擇Assign Mesh OperationsInside Selection Length Based.l 1、操作命名Magnetsl 2、取消選中Restrict Length of Elements選項l 3、選中Restrict Number of Elements選項l 4、輸入5000l 5、確認設置十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）

53、l選擇Rotor，右擊選擇Assign Mesh OperationsInside Selection Length Based.l 1、操作命名Rotorl 2、取消選中Restrict Length of Elements選項l 3、選中Restrict Number of Elements選項l 4、輸入7500l 5、確認設置十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l選擇Stator，右擊選擇Assign Mesh OperationsInside Selection Length Based.l 1、操作命名Statorl 2、取消選中Restrict Length of Eleme

54、nts選項l 3、選中Restrict Number of Elements選項l 4、輸入7500l 5、確認設置十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l在導體周圍主/從邊界的網格需要重新被定義為了有更好的數值結果。l通過點擊f按鈕來改變選擇的模型l在主從平面選擇線圈的表面的phaseA和phaseB，右擊選擇Assign Mesh OperationsInside Selection Length Based.l 1、操作命名TermABl 2、取消選中Restrict Length of Elements選項l 3、選中Restrict Number of Elements選項l 4、輸入2000l 5、確認設置十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l7、運動屬性設置l選中Band，右擊選擇菜單項中的Assign Band十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l在Type欄：l 選中Rotate選項l 確認Global：Z軸線已選中l 選中Positive方向l在Date欄：l 輸入30deg作為初始位置，這樣此同步電機在初始位置時A相軸線對應d軸十二、動態分析（續）十二、動態分析（續）l在Mechanical欄：l 輸入3000rpm為速度值