2D 无刷双馈电机有限元电磁场分析求助

tommy211

你好， 我是按照下面的方法画的， 但是不出来结果。 请教高手知道。谢谢啦， 我的qq是：1347907059。再次感谢
1． 电机模型参数
无刷双馈电机的定转子类型和尺寸为：定子采用半闭口梨形槽，内径为72mm，外径为130mm，铁心轭高18.7mm，槽口宽3mm，槽口高1mm，槽肩部角度为20°，定子齿宽3.5mm，槽上部半圆半径为2.1mm，槽高为7.2mm；转子采用笼形铸铝梨形槽，内径为26mm，外径为71.4mm，转子轭高15.2mm，槽口宽1mm，槽口高0.5mm，转子齿宽3.6mm，槽下部半圆半径为2mm，槽高为4mm。

3．建立模型
1）        建立定子模型
进入Main menu>Preprocessor>modeling>Creat>Areas>circle>solid circle，在弹出的对话框中输入圆心坐标  =0,    =0,半径Radius =65,点Apply,再输入圆心为（0，0），半径为36的圆面，点击OK,建立了定子的内外圆周。再进入Main menu>Preprocessor >modeling>Creat> Areas> circle>Partial Annulus，输入  =0，   =44.2，Rad-1=2.1, Theta-1 =0,Rad-2=0,Theta-2=180,点击OK，建立了定子槽上部的半圆面。进入Utility Menu>List>Keypoint>Coordinates Only,查看节点，半圆面的两个端点号分别是9和12，而总节点数是11个，所以在命令栏里输入“k,12,1.75,37,0”、“k,13,-1.75,37,0”、“k,14,1.5, 36.91,0”、“k,15,-1.5,36.91,0”、“k,16, 1.5,0,0”、“k,17,-1.5,0,0”,“k,18,3,41,0”,“k,19,-3,41,0”,建立确定定子槽所需要的节点，然后再输入“lstr,9,12”、“lstr,10,13”、“lstr,12, 14”、“lstr,13,15”、“lstr,14,16”、“lstr,15,17”、“lstr,18,19”、,从而把相应的节点连成直线。
再次进入Main menu>Preprocessor>modeling>Operate> Booleans> Partition>lines,点击由节点14和16、15和17连成的直线，再点击定子内圆圆周上半部分的两个圆弧，点击OK，把这两条线段分别分成两部分，再进入Main menu>Preprocessor>modeling>Delete>lines only,点击那两条线段的下半部分，点OK，从而删去了多余的线段。再用同样的方法将点18和19、9和12、10和13分别构成的线段分割开，再删去多余的部分，就构成了槽的基本框架。
进入Main menu>Preprocessor>modeling>Creat>Areas>Arbitrary>By lines,分别点击半圆面下面两个框中的所有线，从而分别生成了两个面，再进入Main menu>Preprocessor>modeling>Operate> Booleans> Overlap> Areas,点击“Pick all”,将圆面相互粘接在一起，进入Main menu> Preprocessor>modeling>Delete>Areas only,点击半圆面和和它连着的那个面，点OK。再进入Main menu>Preprocessor>modeling>Delete>lines only,点击原来半圆面的线段部分，再进入Main menu>Preprocessor>modeling> Creat>Areas>Arbitrary>By lines，点击删除的面中剩余的其它线段，从而生成了一个面。这样，就完成了定子的一个槽的结构，见图1，其中上面那部分用来安放功率绕组，下面那部分用来安放控制绕组。
进入Utility Menu>WorkPlane,选中“Display Working Plane”,然后进入“Change Active CS to”,选择“Working Plane”菜单项，把工作平面作为当前激活坐标系，再选择“Offset WP by increments”菜单项，打开工作平面移动设置对话框，在“XY，YZ，ZX Angles”下的文本框中输入5，使平面绕Z轴旋转5度，点击OK按钮。接下来进入Main menu>Preprocessor> modeling> Reflect>Areas,选中定子槽中的两个面，点击OK，进入“Reflect Areas”对话框，在“Ncomp Plane of symmetry”选项中选中“Y-Z plane”,点OK，这样就利用了镜像操作完成了另一个槽的设计，用同样的方法就可以完成对全部定子槽的设计，在完成这些操作后，再进入Main menu> Preprocessor>modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas, 点击“Pick all”使各个面相互粘结在一起，如图2所示。

      
图1  定子槽设计图                      图2  定子内外圆设计图

2）        建立转子模型
根据以上设计定子的方法，我们就可以设计出转子的模型，转子槽数为28个，其尺寸见图3，转子外圆半径为35.7mm，内圆半径为13mm。
这样，就完成了对无刷双馈电机的定转子设计，见图4。
         
图3  转子槽设计图                    图4  定转子整体结构图
4．定义单元类型
我们在此只选用一种单元，即PLANE53单元。进入Main menu> Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,在Element Type对话框中点击“Add...”按钮，弹出“Library of Element Types”对话框，在“Library of Element Types”右边的下拉表中选择“Magnetic Vector”选项，在最右侧的下拉表显示的具体单元类型中选择“Vect Quad 8node53”,点击Apply按钮，再分别执行同样的操作，生成5种这样的单元，点击OK回到“Element Type”对话框，分别点击“Type 1”、“Type 2”、“Type 3”的“Options...”选项，进入“PLANE53 element type options”菜单项，将其中的“Element degree(s) of freedom k1”项设置成“AZ CURR”（矢量磁势和电流）。点击“close”,关闭添加单元对话框。
5．定义材料属性
选用3种材料，对定转子槽、空气隙、铁芯进行定义属性，进入Main menu> Preprocessor>Materials Props>Materials Models...,然后双击Electromagntics>Relative Permeability,以及Constant，在“MURX”选项中输入“1”,再双击Resistivity, 以及Constant, 在“MURX”选项中输入“3.0e-8”,这样就定义了材料1的相对磁导率为1，电阻率为  ，用同样的参数对材料2和材料3进行定义，再对材料4（空气隙）和材料5（铁芯）的Relative Permeability进行定义，在Constant中分别将MURX设置成“1”和“1000”。点击图左上角Material>Exit关闭对话框。
6．给区域分配材料和单元
这一步的主要目的是根据区域的不同要求，把定义的材料和单元分配给适当的区域。进入Main menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool...,打开网络工具对话框，在“Element Attributes”的下拉菜单中选择“Areas”,点击“Set”,然后点击模型中的所有定子槽的功率绕组槽，点击OK，进入“Area Attributes”对话框，在“Material number”下拉表中选择“1”,在“Element type number”下拉表中选择“1 PLANE53”,点击“Apply”,继续对其它面分配材料和单元，用同样的操作分别给控制绕组槽分配“Material number”为“2”、“Element type number”为“2 PLANE53”,给转子槽分配“Material number”为“3”、“Element type number”为“3 PLANE53”,给转子中心和定转子之间的空气隙分配“Material number”为“4”、“Element type number”为“4 PLANE53”,给转子铁芯和定子铁芯部分分配“Material number”为“5”、“Element type number”为“5 PLANE53”。
7．划分网格
根据无刷双馈电机电磁的理论分析结果，对网格划分密度的要求如下：定子铁芯和转子铁芯的网格密度要大，定转子槽的网格密度也要大，转子中心和定转子之间的空气隙的网格密度要小。
进入Main menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool...，选择“Mesh”下拉表中的“Areas”,选择“Quad”,“Free”,并选中“Smart Size”,将数值调节到4，点击按钮Mesh，用鼠标指针选取转子槽与转子中心和定转子之间的空气隙，点击“Mesh Areas”中的OK，就得到了这部分的网格图。将“Smart Size”调到2，选择“Areas”,“Quad”，“Free”,对定子两部分槽进行网格划分。将“Smart Size” 调到3，选择“Tri”,“Free”,对定转子铁芯进行网格划分。完成后的网格图见图5。

    图5  网格划分图
8．定义定转子槽的时常数
当PLANE53用来分析载流型线圈电磁场时，要给它指定一些实常数。这里的实常数是线圈的截面积、线圈匝数、电流方向以及线圈填充因子等。进入Main menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete，出现实常数对话框，点击“Add”，出现单元类型实常数对话框（Element Type for Real Constant）,选中“Type 1 PLANE53”,点击OK，进入“Real Constant Set Number 1,for PLANE53”对话框，在对话框的“Coil cross-sectional area CARE”中输入20，“Total number of coil turns TURN”中输入100，“Current in z-direction DIRZ”中输入1，“Coil fill factor FILL”中输入1，点击OK。用同样的方法、同样的参数对“Type 2 PLANE53” 、“Type 3 PLANE53”进行定义，然后再次点击Close关闭实常数对话框，并且一同关闭网格工具界面。
9．把电流自由度耦合到线圈中
进入Utility Menu>Select>Entities...,分别在出现的两个下拉表中选择“Elements” 、“By Attributes” ,“Material num” 和“From Full”，并设置“Min,Max,Inc”的值为“1”，点击“Apply”,然后在下拉表中重新选择“Nodes” 、“Attached to” ，“Elements”和“From Full”，点击OK关闭对话框。进入Main menu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Couple DOFs,出现拾取菜单，点击拾取菜单中的按钮“Pick All”，出现定义耦合自由度对话框（Define Coupled DOFs）,在定义耦合自由度对话框里的“Set reference number”中输入“1”，并在“Degree-of-freedom label”的下拉表中选择“CURR”，点击OK关闭此对话框。进入Utility Menu>Select>Everything，耦合完功率绕组的电流自由度，用同样的方法完成对控制绕组和转子槽的电流自由度耦合。耦合完电流自由度后如图6所示。

图6  电流自由度耦合图
10．设置求解边界条件与加载
设置边界条件包括确定矢量磁势边界条件、分析类型、线圈电流密度以及激励频率。进入Main menu>Solution>Define Loads>Apply>Magntic> Boundary>Vector Poten>Flux Par’l>On Lines,然后拾取外边界线，点击拾取菜单中的OK。点击Utility Menu>Select>Everything，然后进入Main menu >Solution>Analysis Type>New Analysis...,出现分析类型选择对话框，在“Type of analysis”选项中选择“Harmonic”,然后点击OK。
进入Main menu>Solution>Define Loads>Apply>Magntic>Excitation> Curr Density>On Areas,进入拾取面对话框，依次选择如图7所示的A69、A71、A73、A1、A2、A4 ，点击OK，进入“Apply JS on Areas”,在“Curr density value(JSZ)”中输入-3.5，再用同样的方法在A9、A11、A13、A15、A17、A19中输入3.5，在A21、A23、A5、A8、A12、A16中输入7，在A20、A24、A37、A39、A41、A43中输入3.5，在A45、A47、A49、A51、A53、A55中输入-3.5，在A57、A59、A61、A63、A65、A67中输入-7，在A5、A94中输入1.5，在A3、A25中输入-1.5，在A26、A27中输入-3，在A28、A29中输入-1.5，在A30、A31中输入1.5，在A32、A33中输入3，在A7、A10中输入1.5，在A14、A18中输入-1.5，在A22、A75中输入-3，在A76、A77中输入-1.5，在A78、A79中输入1.5，在A80、A81中输入3，在A82、A83中输入1.5，在A84、A85中输入-1.5，在A86、A87中输入-3，在A88、A89中输入-1.5，在A90、A91中输入1.5，在A92、A93中输入3，在A36、A40、A60、A95中输入2，在A48、A58、A68、A97中输入1，在A50、A54、A74、A72中输入0.5，在A52、A64、A79、A100中输入-0.5，在A38、A66、A98、A105中输入-1，在A46、A56、A99、A106中输入-2，点击Utility Menu>Select>Entities...，分别在出现的两个下拉表中选择“Elements” 、“By Attributes” ,“Material num” 和“From Full”，并设置“Min,Max,Inc”的值为“1”，进入Main menu>Solution >Load Step Opts>Time/Frequenc>Freq and Substps,在“Harmonic freq range”选项中输入50，点击OK。再点击Utility Menu >Select>Entities...，分别在出现的两个下拉表中选择“Elements” 、“By Attributes” ,“Material num” 和“From Full”，并设置“Min,Max,Inc”的值为“2” ，进入Main menu>Solution >Load Step Opts>Time/Frequenc>Freq and Substps,在“Harmonic freq range”选项中输入30，点击OK。这样就把电流密度和频率加在功率绕组和控制绕组中了。

图7  电机槽的编号图
11．求解
进入Main Menu>Solution>Solve>Current LS,此时将显示求解选项总结窗口，查看里面的信息是否正确，确认无误后关闭此窗口，开始求解。
到此为止，整个求解完毕。
没有结果是怎么回事？？？？？？？？？

沙隆巴斯

也难为你把每步的操作都给写出来，这么搞根本没人会看明白，改成apdl的吧。没结果太正常了，而且还没图。电脑看到这些都晕了。

cqlyj2008

也难为你把每步的操作都给写出来，这么搞根本没人会看明白，改成apdl的吧。没结果太正常了，而且还没图。电 ...
沙隆巴斯 发表于 2011-7-27 10:36

                               
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这个可真够让人晕的

tommy211

回复 2# 沙隆巴斯


    谢谢提醒， 我现在还不会用命令流。我现再就学习用， 你能发给我一本学习命令流得书吗？谢谢了， 我的email：taoweiliang@hotmail.co.uk
qq: 1347907059

沙隆巴斯

很多书都不是用apdl的，以前有本书叫《Ansys操作命令与参数化编程》，里面是讲这些命令的解释，但是还不能拿起来就用。ansys help里面很多vm的很多例子都附有命令流，可以去看看。