MAXWELL 2D 参数化建模研究（原创）

mawentao

有限元说白了就是个虚拟测功机，简单的参数化就行了。其他的感觉而是在玩软件。

mfkfnaps

mawentao 发表于 2017-8-17 14:26
有限元说白了就是个虚拟测功机，简单的参数化就行了。其他的感觉而是在玩软件。

非常感谢您参与讨论，的确如您所说，工具用好了能提高工作效率，减少打样成本，缩短开发周期。

top10li

学习一下如何参数化建模，谢谢楼主！

masa

大神可以出书了啊啊

苏玮桥

感谢楼主教学。但是转子很多时候要自己导入CAD的吧，那参数化有哪些需要注意的呢

mfkfnaps

masa 发表于 2017-8-17 22:50
大神可以出书了啊啊

感谢技持，差距还很大，语言组织能力还有待提高，理工人员的致命伤。

mfkfnaps

苏玮桥 发表于 2017-8-18 07:55
感谢楼主教学。但是转子很多时候要自己导入CAD的吧，那参数化有哪些需要注意的呢

导入CAD就不好参数化处理了，或者说处理起来比较麻烦，本文就是想通过一些技巧的运用，不通过CAD来建模。

mfkfnaps

还是乱掉了，bq2_33bq2_33bq2_33有版主能帮帮我么，前面的楼层不能编辑了。
建立定子模型
a)        选择菜单Draw > User Defined Primitive > Rmxprt > SlotCore
b)        参数如下

c)        SlotType分别为1~6时，槽形如下图所示。     
d)        以上槽形基本上含盖了常用结构，如有特殊要求时，可以通过画线及画弧功能形成槽形，然后定义各关键点为参数，最后阵列，BOOL减，但这种方法相对麻烦，特别是当槽数变更时要重新阵列，BOOL减，虽然参数化，但并不理想，期待下版软件更新时能将阵列指令的角度及个数（关联参数）可以参数化，到时就比较理想了。
e)        重命名，Stator

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        建立定子Region
a)        工具栏内选择Draw circle,点中原点，任意画圆。
b)        选中该圆，在特性内的Radius格内添入Stator_OD/2。

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建立线圈模型
a)        选择菜单Draw > User Defined Primitive > Rmxprt > LapCoil。
b)        参数如下。

c)        重命名，Coil

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参数化调整
a)        至此，参数化建模过程已经结束，要进一步对模型进行处理才可以完成有限元分析。
b)        鼠标左键点中MAXWELL2DDESIGN1,所有的自定义参数均出现在properties中。

c)        调整前效果图

d)        调整后效果图(Poles由4改6，Stator_slots由36改24)

e)        当极数，槽数，转子磁铁样式有变更时，参数化到到本步为止，后面的相关内容要重新操作，否则会出错

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磁铁模型拆分成单体
a)        在Sheets栏内选中Magnet
b)        在菜单栏中选中Modeler > Boolean > Separate Bodies ,效果如下,至此，磁铁已经完成拆分，每块磁铁都是独立的了，并且有自己的名字。

c)        在Sheets栏内选中Magnet
d)        在菜单栏中选中Modeler > Boolean > Separate Bodies ,WidthMag要变更下，由原来的MAG_W-20变为MAG_W-25，否则磁铁联一起就拆不开了，效果如下。

e)如果参数化设计过程中，当极数，转子磁铁样式没有变更时,本步不需要重新操作

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线圈模型拆分成单体

a)        在Sheets栏内选中Coil
b)        在菜单栏中选中Modeler > Boolean > Separate Bodies ,效果如下（为了易于分项，把Stator_slots由24改回36）

c)        如果参数化设计过程中，当槽数没有变更时,本步不需要重新操作

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Split拆分
a)        在菜单内选择Edit > Select All
b)        在菜单栏中选中Modeler > Boolean > Split，如下图

c)        完成指令后的效果图  

d)        选择菜单Edit > Arrange >Rotate，添写-30度，跟据项目实际情况进行添写，如下图

e)        在菜单栏中选中Modeler > Boolean > Split，如下图

f)        完成后效果图如下

g)        菜单选择Maxwell 2D > Design settings, 在Symmetry Multipliert选项卡内设定单元电机个数,如下图

h)        在Model Settings选项卡内设定电机计算长度,如下图

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材料赋值
a)        在Sheets内选中所有Coil,在Properties的Material内点小三角并选择Edit…，在弹出的对话框内选择RMxprt，选择Copper_75C，可根据实际情况设定材料。

b)        同上设定定子，转子,磁铁材料，完成后效果如下

c)        由于材料新建方法及相关铁损曲线建立等等不是本文讨论重点，不展开讨论，感兴趣的朋友可自行查找相关资料。

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磁铁面坐标系建立
a)        在菜单内选择Edit > Select > Faces
b)        选中Magnet_separate6,在菜单内选Modeler > Coordinate System > Create > Face CS，选则任一角点，然后再选相临一角，这两点形成X轴的正方向，跟据实际充磁情况，合理选择第一，第二点，效果如下图。

c)        重复以上操作，分别为其它磁铁生成面坐标系。
d)        选择菜单Modeler > Coordinate System > Set Work CS，在弹出对话框内选择Global
e)        选中Magnet_separate6,在Orientation内选择FaceCS1,效果如下图  

f)        重复以上操作，分别设定其它的磁铁。
g)        选择菜单View > Show All > Active View
h)        选择菜单Edit > Select > Objects
i)        以上是面坐标的定义方法，可用相对坐标系，但每次定义都要选一次Global坐标系，而且新生成的坐标系都过原点，我感觉相对麻烦且不直观，所以不做研究，感兴趣的朋友也可自行研究。

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线圈分相
a)        本例按集中绕线来做，其它方式请朋友们自行研究，由a=p*360/z,得出电气角度，本例p=3,z=36，a=30度,q=z/2mp=2,由a=30可知道，AB项相差4槽，可得下线方式为A-A-CCB-B，据此将单元电机进行分项，在Sheets内选中CoilA,在Project内的Excitations上鼠标右键点击，选择Assign >Coil,添入线圈匝数及电流正反向信息，红色A相，黄色B相，兰色C相。  


b)        线圈定义，在Project内的Excitations上鼠标右键点击，选择Add Winding,生成三项线圈，分别命名WindingA/WindingB/WindingC，类型可选电流，电压，或外电路，本例选电流，如果是单匝线圈选Solid,如果是多匝线圈选Stranded。  

c)        绕组联接，右键在WindingA上点击，选Add Coils，如下图

d)        重复操作，完成WindingB，WindingC设定，完成的效果如下图

e)        在WindingA上双击鼠标左键，设定电流为Im*sin(2*pi*freq1*time+Gamma),Im为电流最大值，pi为系统变量，freq1为频率=speed_rpm/60*Poles/2，time为系统变量，注意定义各变量的单位,在这里特别说明Gamma单位可以定义成角度也可以定义成弧度，不影响计算结果。

f)        同上，定义WindingB/WindingC电流分别为Im*sin(2*pi*freq1*time+Gamma-2/3*pi)/ Im*sin(2*pi*freq1*time+Gamma+2/3*pi)

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网格划分
a)        选中定子，选中菜单Maxwell 2D > Mesh Operations > Assign > Inside Selection > Length Based，在弹出的对话框中可以设置最大长度及最大数量,设置自己易于记录的名字。

b)        重复前面动作，完成转子，线圈，磁铁, Region,Band等的剖分.

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边界设定
a)        在工作区任意空地位置右键，选择Select  Edges
b)        选择和X轴重合的Stator_Region边，选择菜单Maxwell 2D > Boundaries > Assign > Master，如果方向不对可以选中复选框的Reverse Direction

c)        选择和X轴不重合的Stator_Region边，选择菜单Maxwell 2D > Boundaries > Assign > Slave，如果方向不对可以选中复选框的Reverse Direction ,Master Boundary 选Master1,Relation选Bs=-Bm

d)        选择圆弧，选择菜单Maxwell 2D > Boundaries > Assign > VectorPotential，一般按不漏磁处理，即Value设置为0.
e)        本例是单元电机分析，如果不是进行单元电机分析，整个模型分析时，边界可以设计成气球边界。

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运动设定
在Sheets中选中Band，在Project Manager内的Model上鼠标右键点击，选择Motion Setup > Assign Band，在TYPE选项卡内，选择Rotation,在Data选项卡内设置初始角度，在Mechanical选项卡内设置转速/转动惯量/阻尼/负载力矩等信息（部分内容勾选复选框Consider Mechanical Trans… 后出现）