介绍第21~22集-Maxwell永磁电机仿真计算精讲

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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。

视频已全部上架，今天介绍第十九集至第二十集的主要内容，主要为激励设置和网格设置的介绍。

第二十一集

1、分别以Use Slider和Manual Setting两种方式详细介绍了Surface Approximation的网格剖分设置，并解释了Manual Setting方式中三个设置参数的几何含义；对各个电磁部件所剖分网格的统计数据进行解读。

图1 Surface Approximation

图2 Manual Settings-三种设置

2、重点介绍了求解器的相关设置

① General选项卡：求解时间和求解步长与机械转速之间的关联；

②Save Fields选项卡：几种保存电磁场数据的设置方式；

③Advanced选项卡：导入网格操作，对于电机几何参数相同的模型，当前的Design可以读入其他Design中的网格数据，从而节省剖分所需要的时间，当网格数据量比较大，尤其在进行Maxwell 3D计算时，可以大大节省计算的时间；

④Solver选项卡：非线性残差的设置；

⑤Expression Cache选项卡：可以添加内存计算的表达式，并指定表达式计算的时间范围及间隔多少步计算一次表达式；

图3 Solve Setup

第二十二集

本集开始对永磁同步电机的几种典型工况进行仿真计算，在空载工况中，以三种方式提取了气隙磁密的径向分量，对于径向磁场电机来说，只有气隙的径向磁场分量才能进入到定子部件中，其切向分量不会进入到定子部件中，我们往往只关注径向磁场分量，绘制径向磁密曲线，首先要绘制一条气隙圆弧线，并且将气隙磁密的径向分量在场计算器中表达出来。

方式一：气隙磁密矢量与其气隙圆弧线的法向分量做点乘计算；

方式二：如图4所示，对笛卡尔坐标系和圆柱坐标系做数学变换，Maxwell通常以笛卡尔坐标系为默认坐标系；

方式三：在场坐标系中，首先将笛卡尔坐标下的矢量强制转换到圆柱坐标系下，再直接提取其径向分量；

图4 磁密矢量分解

图5为气隙圆弧线上的径向磁密分布图，其X轴默认为圆弧线的长度，也可更改X轴的表达式，将弧长转化为圆弧线的所对应的机械角度或电角度：Distance/((IDS/2+ODR/2))*3/pi*180，IDS为定子内径，ODR为转子外径，3为电机极对数，通过此表达式，可将X轴由弧长转化为电角度。

图5 气隙径向磁密

来源：电机设计青年

Maxwell 非线性电机

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首次发布时间：2023-09-02