1. 学习型仿真工程师
2. 电机设计本硕博学生
3. 从事电机设计仿真技术工程师
4. 从事电机设计工程师
5. Maxwell软件学习和应用者
本课程是作者在工程实践中总结的关于电机设计基本理论和仿真软件操作方法的问题及解决方法,主要分为10个问题,从这门课中可以学到:
1. 掌握使用Maxwell仿真电机的完整流程,重点理解并掌握网格剖分方法、边界条件设定方法、求解器设定方法等;
2. 理解功率因数角、内功率因数角、功角之间的关系
3. 掌握转子初始位置角度以及激励源初始相位角的相互关系,并学习Maxwell中的设置方法;
4. 掌握反电势和电磁转矩仿真的完整流程
5. 掌握空载径向气隙磁密波形及其谐波的仿真方法以及分析方法
6. 掌握齿槽转矩的产生原理及仿真计算方法;
7. 初步了解workbench和Maxwell联合仿真流程,并使用workbench模块对电机电磁做多目标优化设计
本课程应用 Ansys Maxwell 进行电机电磁设计的 FEA 仿真分析 ,源文件版本为2021R1版。包含Maxwell建模问题;功率因数角、内功率因数角和功角之间的关系;转子位置初始角和激励源初始相位角;边界条件设置问题;网格剖分问题;负载及求解器设置问题;空载径向气隙磁密波形及其谐波分析;反电势及转矩分析;齿槽转矩问题;workbench与Maxwell联合仿真问题等。课程主要针对在工程实践中遇见的常见疑难问题,进行理论讲解和实际操作讲解。精彩问题持续整理中,课程尽量精简,每个视频控制在20分钟以内。
本门课程主要涉及电机设计相关内容及Maxwell软件仿真电机的内容,课程大纲如下所示:
1. Maxwell建模相关问题
1.1. 永磁体充磁仿真
1.1.1. 径向充磁
1.1.2. 平行充磁
1.1.3. Halbach充磁(正弦充磁)
1.1.4. 切向充磁
1.2. UDP建模
1.2.1. Region和Band的UDP
1.2.2. Slot Cores和Coils的UDP
1.2.3. Pole Cores和Coils的UDP
1.2.4. Prius2004电机UDP建模流程
2. 功率因数角、内功率因数角、转矩角之间的关系?
2.1. 永磁同步电机稳态运行状态分析
2.2 几种典型工况下的相量图
2.2.1. 容性、去磁状态下的电机相量图
2.2.2. 单位功率因数、去磁状态下的电机相量图
2.2.3. 感性、去磁状态下的电机相量图
2.2.4. 感性、增去磁临界状态下的电机相量图
2.2.5. 感性、增磁状态下的电机相量图
3. 转子位置初始角度和激励源初始相位角问题
3.1. 转子初始位置如何定义?
3.2. 为什么要设置转子初始位置角?
3.3. 如何设置转子位置初始角度?
3.3.1 方法一:看图法
3.3.2. 方法二:反电势对零法
3.4. 激励源初始相位角
3.4.1. 电压源激励的初始相位角
3.4.2. 电流源激励的初始相位角
3.5. 如何寻找内置式永磁电机与表贴式永磁电机的初始相位角?
4. 边界条件设置问题
4.1. 边界条件是什么?有什么作用?
4.2. 边界条件类型
4.2.1. Vector Potential
4.2.2. Symmetry
4.2.3. Balloon
4.2.4. Independent/dependent
4.3. 如何设置电机全模型及半模型的边界条件?
4.3.1. 电机全模型边界条件
4.3.2. 电机半模型的边界条件
4.4. 如何将几何结构连同边界条件一起?
5. 网格剖分问题
5.1. 剖分原理
5.2. 网格剖分的类型
5.2.1. Length-based Mesh on object faces
5.2.2. Length-based Mesh inside object
5.2.3. Skin Depth-based Mesh on object faces
5.2.4. Surface approximation settings for one or more faces
5.2.5. Specify the initial mesh settings
5.3. TAU网格剖分和Classic网格剖分有什么区别?
5.3.1. 旋转模型的TAU 2D网格生成器
5.3.2. TAU 2D Clone mesh Generation
5.3.3. TAU 2D Rotational Sweep Mesh Generation
5.4. 如何生成高质量均匀网格?
6. 负载及求解设置问题
6.1.默认负载的定义?阻尼负载的定义?
6.1.1. 使用RMxprt的初始机械瞬态设置负载
6.2. 如何设置周期性转速?
6.2.1. 方法一:使用函数表示
6.2.2. 方法二:使用PWL函数
6.3. 仿真步长如何设定?
6.4. 如何实现变步长仿真?
7. 径向空载气隙磁密波形及及其谐波分析
7.1. 径向空载气隙磁密及其谐波
7.1.1. 径向空载气隙磁密波形的仿真
7.1.2. 径向空载气隙磁密波形的傅里叶分解(Fast Fourier Transform,FFT)
7.2. 空载径向气隙磁密波形的含义
7.3. 径向空载气隙磁密波形和径向负载气隙磁密的联系和区别
8. 反电势及转矩分析
8.1. 空载反电势波形的完整仿真
8.2.转矩波形的完整仿真
8.3. 反电势计算公式的推导
8.4. 转矩计算公式的推导
9.齿槽转矩问题
9.1. 齿槽转矩是什么?
9.2. 引起齿槽转矩的主要原因
9.3. 齿槽转矩的削弱方法
9.4. 如何计算齿槽转矩?
10. Workbench与Maxwell联合仿真问题
10.1. 如何将Maxwell仿真模型导入Workbench?
10.2. 如何在Workbench下对电磁仿真做参数化?
10.3. 如何使用响应面模块和优化模块对电机做多目标优化?
快咯学电机,知名高校在读电机博士,参与企业相关电机课题若干。参与研发各种电机,主要是各类型永磁同步电机,高速永磁电机,调制电机等,涉及行业包括新能源电动汽车、高铁、航天航空、海上风力发电、水空调等。
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