9槽8极电机瞬态计算过程.doc

9 槽 8 极电机瞬态计算过程 一、建立模型 在 RMxprt 中设计电机后创建 Maxwell 2D 工程模型图 1 所示图 1 电机模型图各部件已经在图中标出标号 0-7 表示磁钢 Magnetic0-Magnetic7 在图 2 中，点左边按钮 Define Model->Grope objects 后给绕组分组，A0-A2 分为一组定义为 PH_A， 相同依次定义出 Ph_B，Ph_C，Ph_RA，Ph_RB，Ph_RC，上图中，A+代表 Ph_A，A-代表 Ph_RA，B、C 两相定义方法相同相同颜色代表相同相的绕组，图中没有一一给出图 2 Maxwell 2D 工作界面 二、在 Solver 后面的下拉框中选择 Transient; Drawing 后面选择 XY Plane，如图 2 所示 三、在 Setup Material 中定义材料类型,界面如图 3 所示图 3 定义材料属性界面a. 定义绕组 PH_A, PH_B, PH_C, PH_RA, PH_RB, PH_RC 为材料 copperb. AirGap, AirRotor, AirStator, Band ——air c. Rotor, Stator——D23 d. Shaft—— steel_1010 e. Magent——M35sh（M35sh 此材料是根据 35SH 的 Br、Hc 参数定义的） 。

定义磁钢材料属性是需要定 义磁化方向，如图 3 所示图 4 定义磁钢磁化方向对话框利用函数来定义磁化方向，定义函数 in、out： in=PHI；out=PHI+180 其中 in 表示方向指向外，out 表示磁化方向指向模型圆心定义磁钢 Magnet0 的方向为 out，Magnetic1 为 in，依次定义，隔一个相同Magnet0-7 的磁化方向如 图 5 所示（我认为磁化方向的箭头的指向为 S->N）图 5 磁钢的磁化方向 定义材料属性完毕后，在图 3 中点 Exit 退出定义材料界面四、Setup Boundaries/Sources 中定义边界条件和激励，并绘制和设置外电路图 6 定义边界条件和激励的界面 a.定义绕组线圈点菜单 Edit->Select->Objects->By Clinking,选择 A 相绕组组合 Ph_A 和 Ph_RA，然后点击 Assign->Source- >Solid，选择 External Connection 和 Strand，如图 6 所示然后点右下角按钮“Winding” ，进入绕组设置 对话框，如图 7 所示图 7 绕组设置对话框其中 Ph_A 为 Postive，Ph_RA 为 Negative。

Total turns as seen from terminal 为每相线圈匝数完成设 置点 OK 返回图 6 界面，在 Name 后面的方框内输入线圈名字“A_PH” 同理可以定义绕组线圈 B_PH 和 C_PH b.定义外边界 点菜单 Edit->Select->Edge->By Clinking，选择转子外径，如图 8 显示选中 Vector Potential，在 Value 中输入 0，在 Name 后方框内输入边界名字“zero_flux”,完成边界条件设置 此时在图 8 左边的框 Boundary 和 Assigned 下就会出现已经定义好的边界条件和激励图 8 定义边界条件界面c.绘制和设置外电路 点菜单 Edit->External Circuit，出现图 9 对话框，在没有绘制外电路时，A_PH、B_PH、C_PH 后面的 Has inductor in circuit 下面显示的均为 No，选择 Create Embedded Circuit，然后点“Launch Schematic Capture”进入 Schematic Capture 界面如果对已经存在的外电路进行修改时，选中 Editing Existing Embedded ,然后点“Launch Schematic Capture”进入 Schematic Capture 界面。

三相 6 状态的外电路图如图 10 所示图 9 图 10 3 相 6 状态逆变器电路图其中 LA_PH 只代表绕组，必须加上端部漏电感 L_End_Aph 和线圈电阻 R_DC_Aph部漏电感 L_End_Aph 和线圈电阻 R_DC_Aph 可以从 RMxprt 的 Design Output File 中获取，本例的数值如 上图所示B、C 两相的连接和数值同相 A图 10 中为电流表，为电压表 S1-S6 是电压型开关，它们的定义相同，定义对话框如图 11 所示图 11 开关定义对话框上面的定义表明，当控制电压高于 0.5V 时，开关闭合，电路导通，当电压低于 0.5V 时，开关断 开 S1-S6 开关的控制电压端口定义如下表，定义对话框如图 12SwitchPosition Control TerminalNegative Control TerminalS1V1:pV1:mS2V2:pV2:mS3V3:pV3:mS4V4:pV4:mS5V5:pV5:mS6V6:pV6:m图 12 电压控制开关端口定义D1-D6 模型定义为 D1，如图 13.图 13 D1 模型定义窗口D7-D12 模型定义为。

图 14 D7-D12 的定义窗口外电路脉冲输出时间表：V1V2V3V4V5V6V1, initial value[V]000000V2, pulsed value[V] 111111TD, delay time [s]7.582.5 67.5 52.5 37.5 22.5TR, rise time[s]0.10.10.10.10.10.1TF, fall time [s]0.10.10.10.10.10.1PW, pulse Width [s]29.9 29.9 29.9 29.9 29.9 29.9PER, period [s]909090909090注：表中的时间值代表机械角度 上表中的脉冲输出时间，对应的电枢线圈的开通顺序为： AC、AB、CB、CA、BA、BC 各脉冲输出时间设置对话框如图 15 所示图 15 各脉冲输出时间设置对话框至此，外电路设置部分完成，菜单 File->Exit 退出外电路编辑器退出后出现下面图 16 对话框，需要把 时间相关电压源改成位置相关的电压源，转化后入图 17.图 16图 17 点 OK 关闭 Define Source Type 对话框，然后点 OK 关闭 Edit External Circuit 对话框，回到图 8 定义边界 条件界面。

然后关闭此窗口，回到图 2 Maxwell 2D 工作界面 五、网格划分及求解设置 1.网格划分图 18 打开网格剖分器的步骤 网格剖分结果如图 19图 19 模型网格剖分图 2.求解设置 剖分完毕退出网格剖分器，进行求解设置，如图 20 所示图 20 求解设置选项3.运动设置 Setup Options->Motion Setup 打开运动设置窗口，如图 21 所示图 21 运动设置窗口 1） 选中 Object 下面的 Band，然后点 Set Band 2） 选择 Type of Motion 下的 Rotation，然后点 Set Postion，选择原点（0，0）为旋转中心 3） 在 Initial Post 后输入 22.5（资料上说：设置初始角度使 A 相轴线与磁钢轴线相反） 这里设置 22.5° 时点击可以正常运转 4） 点 Mechanical Setup 按钮，弹出机械设置对话框，如图 22 所示图 22 瞬态机械设置对话框其中， Initial Angular Velocity 为 0； Moment of Inertia 可以从 RMxprt 的 Design Output File 中 TRANSIENT FEA INPUT DATA 获取； Load Torque 可以从 RMxprt 的 Design Output File 中 FULL-LOAD DATA 读取，但是此处取负值 （Maxwell 使用指南中：因为转子逆时针转动，电磁转矩为负，所以取负值） 。

Damping 的计算：RMxprt 中计算额定转速 1876rpm 转下的风摩损耗为 2.6W,则00007. 060218766 . 22 sRadWDMoment of Inertia，Load Torque，Damping 设置完毕后，点 OK 回到图 21 窗口，然后点 Exit 退出运动设 置窗口，回到图 2 主界面. 六、执行求解 在图 2 主界面中，点 Solve->Nominal Problem，求解开始 求解完毕后，点 Solutions->Transient Date 可以读取转矩、转速、电流、电压等曲线。