ANSYS感应电机损耗精确计算（含3个测试）

测试1

删除Rmxprt生成的默认网格设置

求解步长设置为每个电周期20时间步

*注：这个例子是为了表明，即使网格十分粗糙，时间步长很大，平均值也相当准确，然而波形的细节并不准确，需要进一步的提高改进

● 没有网格操作初始网格

这个例子中使用的网格非常粗糙，特别是在转子导条里，这里对于精确计算感应涡流非常重要

▫ 为了在二维模型中体现端环的效果，需要使用一种特殊的激励源:EndConnection，它可以通过设置适当的电阻和电感将几个2D obiects连接在一起

▫ RMxprt会自动创建EndConnections

▫ 开始分析

▫ 分析结束后，打开自动创建的Powers报告，可以看到ElecPower和MechPower的曲线，右键选择Modify Report

▫ 在Y轴处手动输入StrandedLossR+SolidLoss，Add Trace添加新的损耗曲线

▫ 设置显示最后一个电周期的avg值

▫ ElecPower+MechPower之和约为4302 W，略高于输入功率4268W(误差约为0.8%)

▫ 理论上二者应相等，此例二者误差并不是很大

● 显示转子导条电流

▫ 右键点Results > Create Transient Report  > Rectangular Plot

▫ Category:End Connection

▫ Quantity:Current(Endconnection1)

▫ Function: abs

▫ 点击New Report

测试2

▫ 从RMxprt生成新的Maxwelldesign

▫ 保留默认的网格设置，同时适当加密转子导条的网格

▫ ElecPower+MechPower之和约为4240w，路小于输入功率4262w(误差约0.52%)

▫ 机械功率接近4kW

▫ 现在波形更精确了，而且可以看出波纹的周期性

● 创建转子导条电流报告

精度有了很大的提高，波纹的周期性明显

▫ 求解时间是11 min and 20 sec

▫ 从波形我们也可以注意到模型需要一些时间来达到稳定状态

▫ 可以通过采用不同的时间步长减少求解时间，例如，可以对前140毫秒使用1毫秒的时间步长，对其余时间使用0.2毫秒的时间步长

▫ Time step设置：if(Time<0.14,0.001.0.0002)

▫ 求解井检查结果

▫ 整个求解时间约为5min，得到的值与之前的值一致

▫ 如果结果不够令人满意，可以使用进一步的设置来提高准确性

▫ 进入求解设置，选择SolverTab修改Nonlinear Residual

▫ 减小非线性残差，列如1e-6

为了获得准确的结果，在学习旋转电机时，记住以下重要内容:

▫ 网格应该足够精细，在需要的区域，如转子导条以及一般感应电流，集肤和临近效应是重要的影响结果精度因素

▫ 气隙中的网格必须尽可能是规则的

▫ 时间步长必须足够小:通常建议每电周期100个时间步长或更多，以确保良好的准确性

▫ 可以使用变化的时间步长来提高仿真速度

▫ 可以通过降低非线性残差以提高计算精度，但是会降低仿真速度

▫ 将功率平衡中的误差减小到0几乎是不可能的，这是因为全局量是通过不同方式的积分从场结果中计算出来的，这就引入了不可避免的数值误差。误差在0.5%或以下通常结果已经非常好了

测试3

▫ 选择 Excitations 分支,右键选择Set core Loss...

▫ 选择Stator与Rotor在CoreLoss Setting同时点击OK

▫ 设置NonlinearResidual为1e-6

▫ 求解时间为18 min and 41 sec

▫ 铁心损耗亚均值约为87 W

▫ 由于我们没有激活consider core losseffect on field，所以在仿真过程中没有考虑这些损耗对场分布的影响

▫ 再次选择Set Coreloss 命令,选择Advanced选项卡激活Considercoreloss effecton field，重新求解

▫ 整个仿真时间现在大约是35分钟，功率平衡的误差现在是0.14%

在仿真过程中，铁心损耗的计算可能是最困难、最不确定的任务；

在实际测量中，影响铁心损耗的因素很多，最终的测量值通常与仿真值相差很大，例如:

▫ 材料使用年限(材料性能随时间变化)

▫ 材料所遭受的热循环

▫ 材料受到机械加工(局部塑性应变，导致局部磁性能不同)叠压材料的预紧力

▫ 高次谐波

▫ 工作温度

所有这些因素，再加上仿真过程中使用的所有理想假设，通常会使仿真值与实测值之间的误差达到30%或更多；

电机设计人员通常习惯于使用适当的修正系数用于相同类型的电机。