如何得到气隙中的磁通密度数据并画出磁通密度曲线

zhaoranjun

starlover 发表于 2013-12-7 13:15
前辈您好 想请教下涡流场中电机的气隙径向磁密该用什么公式求解
静态磁场中的求取方法在时谐下不可行 也 ...

计算电磁学中主要涉及两个知识即矢量磁位A和标量磁位φ，还有泛函分析。。

静态场与瞬态场是一类 计算最终归结为磁位标量为实数，即（Bx，By，Bz），
瞬态场只不过是静态场n的重复，通过set来设置哪个时刻的静态场。

涡流场是使用了矢量磁位，是复数（Aex+Aey+Aez）。
通过扫描不同的电源激励频率，而求取电流的挤流效应，涡流场一般关注电流密度的梯度分布，
此时的气隙B，就不能再套用静态场的计算方法，而是采用向量的方式来计算，
通过结合坡印亭矢量来求解导电区域等效的电阻和电抗，
使用场处理器一定要结合工程电磁场计算的知识，也就是要很好的理解麦克斯韦方程组。

对于麦克斯韦方程组：
当求解区域没有激励源的时候，泊松方程就退化位拉普拉斯方程。
所谓无激励源，即麦克斯韦方程组中的电通量为0，气隙层是无电流滴。
那么气隙当然无激励源啦，所以这个时候就使用拉普拉斯方程求解。

根据拉普拉斯方程，这个时候求矢量B，就要对矢量磁位A求旋度，
得到的矢量B，然后再求模，那么就得到了气隙磁场矢量的强度值。

第一步对矢量磁位A求旋度，第二步再对矢量B求模，第三部，在不同极下加上磁场方向即正负号，后处理函数就完了。

这段时间比较忙，自己动手试试吧。理论方面不明白的可以看看导师的导师写的《电机内的电磁场》(第二版)(汤蕴璆)。

starlover

zhaoranjun 发表于 2014-1-1 23:59
计算电磁学中主要涉及两个知识即矢量磁位A和标量磁位φ，还有泛函分析。。

静态场与瞬态场是一类 计算 ...

前辈谢谢您的耐心讲解 虽然后来找到方法了 但是其中的理论还不懂 您的讲解如同拨云见雾 非常感谢！

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-1-1 23:59
计算电磁学中主要涉及两个知识即矢量磁位A和标量磁位φ，还有泛函分析。。

静态场与瞬态场是一类 计算 ...

前辈您好！之前一直在忙着找工作的事情，最近总算能静下心来继续研究之前的永磁减速机构。目前在对该机构的动态特性进行研究，参考了一篇文章，文章中建立了如图1所示的模型。

图1

左边是电机，中间就是需要分析的减速装置，右边是负载。
论文中写道将整个装置从静止加速到1200r/min，同时在装置外转子上加20Nm的负载。最后分别得到转速响应图和内外转子的转矩响应图，分别如图2和图3所示。

图2

图3

我也想做出类似这篇论文中的结果，请问前辈这需要在ansoft中进行怎样的设置呢？谢谢！

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-1-1 23:59
计算电磁学中主要涉及两个知识即矢量磁位A和标量磁位φ，还有泛函分析。。

静态场与瞬态场是一类 计算 ...

跪求前辈指点，最近一直卡在这个动态特性分析上面。{:soso_e128:}

zhaoranjun

动态问题的求解其实归结为动态方程的给定，
即将这个系统分解为以下五个方程：


Tm电机电磁转矩，这个可以将参数由abc三相坐标转换为dq坐标，
将励磁部分和转矩部分进行分离，将设电机为异步电机。
d为直轴励磁，q为交轴转矩，s代表定子，r代表转子，Lm电机定转子间互感。
可以采用两种方法解决问题：

1、路的方式：
Tm为异步电机产生的电磁转矩，
可以将整个永磁减速机构看为一个整体变比传动的黑箱子，
然后，将TL按比例这算至永磁减速结构左侧。
如此问题就简化为一个异步电机带负载的启动问题了。
可以用matlab搭建平台，我随便弄了个参数示意一下。


2、场路耦合方式：
这个时候就需要将上述那个黑箱子细化，
即这个黑箱子在场的方式下采用时变有限元方式，T
m和TL则采用路的方式，可以使用ansoft联合Simplorer仿真。
由Simplorer建立系统，即异步电机模块，负载模块，
异步电机模块输出的Tm和角速度赋值给永磁机构的内转子，
一个计算周期结束，再将外转子的Tout和角速度赋值给Simplorer的负载。
Simplorer载荷步一定要小于ansoft中的最小载荷步。
这种方式比较复杂，不过它可是实时考察永磁机构的综合物理场的情况，
例如气隙磁密及谐波含量变化，或是转矩的脉动，整体的磁场分布等等。
我只是简单提一下思路，因为使用场路耦合的方式，
计算机如果不是工作站，10万网格，估计要算几天，如果有时间值得尝试。


其实，永磁减速机构的运动曲线基本反应的是电机的运行情况，
它只是起到一个转矩的变比传动作用，它的外转子只是跟随内转子，
转矩成一定比例无相差，只是转速有一个滞后，
内转子从0加速至1200，那么1200就相当于一个旋转磁场的同步转速，
外转子也就会逐步的更随至同步转速，好比同步电机稳态时是严格跟随的。

永磁减速机构是否也和同步电机一样存在失同步的情况，
例如负载过大，导致内外转子不能同步，进而导致传动失效？
以上只是我的一点简单想法，毕竟我是搞电机的，对于机械属于小白。。。。。。

zhaoranjun

赶脚这一类问题都是在求解二阶偏微分方程。

cuixuemeng

膜拜大神 学习中

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-3-16 23:07
赶脚这一类问题都是在求解二阶偏微分方程。

一大早看到您的回复真的很兴奋，先谢过前辈，真的非常感谢！我再慢慢消化消化，有不明白的再在您有空的时间请教您，谢谢您！

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-3-16 23:07
赶脚这一类问题都是在求解二阶偏微分方程。

前辈，按照您的思路我自己在ansoft里面试了一下，可以做出类似的结果，谢谢您！

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-3-16 23:07
赶脚这一类问题都是在求解二阶偏微分方程。

前辈您好，还想请教您一个问题，还是关于这个减速机构动态分析的。图1是论文上的转速响应，在一段时间之后就达到稳态了。

图1

图2是我做出的结果，为什么转速在一直减小呢？毕竟我之前做出的转矩响应跟那篇论文的结果曲线走势是比较相近的，这里不是很明白，想请您指点指点，谢谢！

图2

电动无限

这篇帖子该加精

zhaoranjun

永磁减速机构的运行态与拖动它的机器类型有关，假如是异步电机大概1-2秒内就达到稳定转速和转矩。
不知道你在有限元分析时添加转动初始条件是什么样的角速度是定值还是变动值，
如果想比较严谨的分析，仅仅使用ansoft是不够，必须使用场路耦合来处理，也就是，
必须考虑拖动机的动态效应，还有整个转子系统的转动惯量，这个决定了系统稳定的时间常数。

上传那篇论文的启动状态如同一个普通交流电机的启动曲线，而且是以路方式得到的，
如果使用场的方式得到的在启动的初期有一段非常密集的电磁转矩建立的震荡期，
不过，可以来一个折中的方式，即使用路的方式得到内转子的转速曲线，然后通过曲线捏合得出内转子的角速度函数，
然后将这个角速度函数作为加载项加入，这个时候外转子的曲线也就相当于比较真实的状态了，
当然这个只是半个场路联合，因为只有路到场，没有场反向影响路，所以这个这种方案只算场路联合，还不算耦合，不过这样比较简单。

场路联合：matlab+ansoft      matlab虽然有仿真系统平台 但无法与ansoft场的方式动态互传参数
场路耦合：Simplorer+ansoft  Simplorer是ansoft公司的仿真平台 可以与ansoft无缝连接 支持场二维三维方式动态互传参数

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-3-27 21:01
永磁减速机构的运行态与拖动它的机器类型有关，假如是异步电机大概1-2秒内就达到稳定转速和转矩。
不知道 ...

听了前辈的指导我得补补场路方面的知识了，学机械的伤不起啊！不过非常感谢前辈！{:soso_e113:}

zhaoranjun

kimi_b 发表于 2014-3-28 10:00
听了前辈的指导我得补补场路方面的知识了，学机械的伤不起啊！不过非常感谢前辈！

按照电机的英文理解为电力机械，即电动机、发电机、变压器、永磁机构等等。

如果你对电机的动态分析感兴趣，推荐你一本书《交流电机动态分析》 汤蕴璆著 。

kimi_b

zhaoranjun 发表于 2014-3-28 19:18
按照电机的英文理解为电力机械，即电动机、发电机、变压器、永磁机构等等。

如果你对电机的动态分析感 ...

谢谢前辈！总关注机械毕竟还不够，多一点电机电气方面的知识以后用的着。{:soso_e113:}

峰云

zhaoranjun 发表于 2014-3-28 19:18
按照电机的英文理解为电力机械，即电动机、发电机、变压器、永磁机构等等。

如果你对电机的动态分析感 ...

难得遇见大神，更难得的是无私的帮助别人，大神你太强悍了，膜拜！
请问求出来的两条曲线怎么相减啊？

daigengzhi

强烈支持精华帖{:soso_e179:}

峰云

zhaoranjun 发表于 2013-3-3 20:48
1、场计算器中，径向磁密将设为Bδ=Bx*cosθ+By*sinθ，θ为柱坐标中xy面的夹角。在场计算器中，Qt-B，Vect ...

请问怎么对气隙磁密进行积分呢？

gdony

看看，学习一下，谢谢！

konaen

之前有帖子提到采用场计算器来绘图，但给出的步骤里面最后输出是点击plot/plot 2D按钮。但Maxwell v12.0版本的场计算器之前的版本有些不同，没有此按钮。摸索了一段时间，发现解决办法如下，供大家参考：
1. 首先绘制一个在气隙之间的弧，名称如Polyline1
2. Maxwell 2D->Fields->Calculator调出场计算器
3. 依次点击按钮
Quantity->B
Geomety，选择Line，再选中刚才画的圆弧Polyline1
Normal
Undo
Pop
4. 再点击按钮
Add…
设置一个新的named expression，例如命名为B_gap
5. 点击done
然后绘图，步骤为：
1. Maxwell 2D->Results->Create field report->Rectangular plot
2. Geometry栏选择Polyline1
3. Y轴选择B_gap
4. 点击New Report即可