Maxwell永磁电机仿真计算精讲
本课程主要内容为在Maxwell 2D/3D环境下,以一款内置式V字型永磁同步电机为例,讲解了从磁路法到有限元法的电磁设计仿真计算过程,主要从基础仿真、同步电机内部电磁关系、Maxwell 2D永磁电机仿真计算详解、永磁体温度特性仿真计算和永磁电机参数化仿真计算五个方面来展开的,覆盖了永磁同步电机的全仿真操作过程。 本集主要介绍Excitation激励设置,其中:
1、绕组激励,Maxwell中可设置三种绕组激励,分别为电流源激励、电压源激励、外电路激励,绕组类型包括Solid(实体导体项,计算绕组内部的涡流效应,但线圈只能有1匝)、Stranded(多匝线圈,忽略线圈内部的涡流效应),Number of parallel branches为每相绕组的并联支路数。

图1 电流源激励
2、线圈设置,主要设置线圈匝数及通入的电流方向。
3、铁耗及涡流效应设置,如果想得到铁芯部件所产生的铁耗曲线,需要在Set Core Loss属性对话框中,勾选相应的电磁部件。同理,可在Set Eddy Effect对话框中勾选相应的导电部件,需要注意的是相应材料属性中必须有电导率参数。

图2 设置铁耗
本集介绍Maxwell中常见的三种网格划分方式:
1、On Selection,主要作用于剖分对象的边界线或边界面上,其又有Length Based和Skin Depth Layered Based Refined两种方式,后一种方式主要基于涡流效应透入深度的剖分设置,由于需要考虑物体的涡流效应,所以需要在涡流效应层进行加密剖分,而涡流效应层之下的网格则可以相对较为稀疏,这种网格就会呈现一种表层密集、内部稀疏的现象,如图4所示。

图3 On Selection-Length Based

图4 Skin Depth Layered Based Refined
2、In Selection,主要作用于剖分对象的整个内部,包括Length Based Refinement和Edge Cut Based Refinement两种方式,后一种方式是设置剖分对象的内边界第一层网格的深度,如图5所示。
图5 Edge Cut Based Refinement
3、Surface Approximation,针对边界为曲线或曲面一类的剖分对象进行的设置,可使用滑块设置或手动设置,对于手动设置,Surface Deviation指圆内三角形最大弦长,由多条弦来近似曲线;Normal Deviation指弦所对应的三角形网格的内角的最大角度;Aspect Ratio指三角形网格外接圆半径除以2倍内接圆半径的比值。

图6 Surface Approximation-Use Slider

图7 Surface Approximation-Manual Settings