電動汽車用永磁無刷直流電機(jī)的有限元分析
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ANSYS程序的電磁能力可用來分析電磁場多方面問題。ANSYS程序提供了豐富的線性和非線性材料的表達(dá)方式，包括各向同性或正交各向異性的線性磁導(dǎo)率，材料的B－H曲線和永磁體的退磁曲線。后處理功能允許用戶顯示磁力線，并計(jì)算磁通密度和磁場強(qiáng)度、力、力矩和其它參數(shù)。本例中應(yīng)用2－D靜態(tài)磁場分析，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ANSYS中創(chuàng)建實(shí)體模型
將計(jì)算結(jié)果作為建立模型的輸入數(shù)據(jù)。進(jìn)入前處理（PREP7）開始建立模型。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(fù)制，在柱坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)動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://butianyuan.cn/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
（3）轉(zhuǎn)子：10＃鋼，材料特性：B－H曲線
（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(jié)果如圖5所示。
3.4 加邊界和載荷
一般，認(rèn)為磁力線沿電機(jī)外側(cè)表面閉合，這條邊界屬于第一類齊次邊界，很多情況下電機(jī)軸的外表面也被取為第一類齊次邊界，賦值A(chǔ)＝0。
永磁電機(jī)由永磁體作為激勵(lì)源，通過材料特性中矯頑力設(shè)置即可，不必另外加激勵(lì)。
分析空載情況時(shí)，不必加載荷；分析負(fù)載情況時(shí)，在槽內(nèi)區(qū)域加負(fù)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(dāng)進(jìn)行非線性電磁場分析時(shí)，ANSYS計(jì)算收斂準(zhǔn)則，每次平衡迭代具有相應(yīng)的收斂標(biāo)準(zhǔn)。在求解進(jìn)行中，可以打開“圖形求解跟蹤”。
3.6 后處理
進(jìn)入到通用后處理器POST1，可觀察整個(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(jié)果，POST1有許多功能，包括從簡單的圖象顯示到復(fù)雜的數(shù)據(jù)列表。
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