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maxwell直线电机仿真疑难汇总

GeniusKai 2023-03-28 原文

 

一.maxwell2D绕组电流激励问题

1. Number of conductors:线圈导线数

  • 一个线圈的导线根数不一定就是匝数,只有并绕根数等于1时,一个线圈的导线根数才等于线圈的匝数。有如下关系: 一个线圈的导线根数一并绕根数×匝数,电机定子每槽中的导线数目是指在单层绕组中,每槽导线数等于匝数;在双层绕组中,每槽导线数是匝数的两倍即2x匝数。

2. (电流源)导体类型

二.maxwell3D建模问题

1.圆环

有两个参数:major radius和minor radius,

事实上,设内圆半径为r1,外圆半径为r2,圆环厚度为b,r2=r1+2b

则major radius为r1+b, minor radius为b

例:画一个外径22.5,内径17.5的圆环,则b=(22.5-17.5)/2=2.5

major radius为20,minor radius为2.5

2.闭合与不闭合回路 施加激励问题

  • 1)闭合回路
  1. 1. 创建相对坐标系(对闭合回路而言可以省略)
  2. 2. surface-section,创建截面
  3. 3. Boolean-separate bodies,删去多余的sections
  4. 4. 施加激励
  5. 5. <u>需要在闭合object外另加一个球体</u>(**非必要**)
  • 2)不闭合回路

    以圆柱体为例,需按1)中第1 2 3步分别在两个圆面创建截面,并施加电流激励,其中两个激励的方向相同

三.电机band和motion的设置问题

- 直线电机band设置有个原则,即要确保动子在运动过程中,不要超过band的范围。另外,除了指定band,还需要用一个空气包贴着动子表面(紧紧贴住),将动子包住。显然,band尺寸要比空气包尺寸大(空气包相对动子铁芯上下左右需留小孔隙,如0.1mm)。最后,不要忘记再用一个大大的空气包,将所有模型包住,以使得求解域连通。

- 直线电机指定band后,还需要设置initial position和运动界限(即指定negative和positive数值)。initial position是指动子的初始位置,是**以画图的位置作为0参考位置**。initial position为0,则意味着动子初始位置如画图的位置,保持不动。若设置初始位置为正值,则意味着动子的初始位置为,沿画图的位置向坐标轴正方向移动该数值后的位置。negative和positive也是以图中的位置作为0参考位置,动子沿坐标轴负向和正向移动的位移。

英文解释

for such kind of issues you need first check following things:

1. it should be one vacuum object that covers all other objects (like inner_band). So only one moving object will be present.

2. Motion limits

3. geometry intersections

4. fine mesh in the band 动子及空气包2mm,其他都设置为1mm inside selection

四.直线电机的速度

 直线电机的速度=2×极距×同步频率,如下式所示:


     v = 2*τ*f

  • -如果用旋转电机做对比,300rpm的一对极旋转电机,同步频率为5Hz,对应极距为60mm的直线电机,则速度为2×60×5=0.6m/s=36m/min.

五、出现Segment in mesh was not found问题

Below are a few suggestions that may help.

1) Make all the objects non-model and check back by turning on each object again to find out in which object the issue is.
2) Under Maxwell3D>Design settings

Set validation to strict.

3. If you are doing a transient simulation>Make sure the band object is properly segmented.
4. In the project manager window, Right mouse click on the Mesh>View mesh feedback, on the popup window, under object tab>Select all objects holding the control key and perform object healing.

六、出现no mesh operation was effective in the band-region after re-mesh问题

错误原因:运动区域band没有剖分网格

七、forlink 网格剖分简易教程

​ 好的网格剖分,是利用电磁场有限元软件或程序进行电磁装备分析的前提和基础,这对于瞬态场和3D模型尤其如此。

  1. ​ 1. 静态场和涡流场都包含自适应求解过程,软件具有网格自加密能力,因此大多数情况下无须手动剖分,即可得到很好的网格。瞬态场网格必须手动剖分,初始网格(initial mesh)质量很差。自适应网格为瞬态场提供了一个很好的思路,就是导入静磁场和涡流场的自适应后的网格,为瞬态场所用,此功能通过Analysis/setup1/advanced/import mesh中实现。
  2. ​ 2. 做过3D分析的人都很清楚,网格的剖分是3D分析的重中之重环节。有时模型能剖分,能计算,但结果出来与设计或实验差很多,这时候问题往往出现在剖分这个环节,改一下剖分就对了。比如需要做涡流分析,那么就要考虑基于集肤效应深度的剖分,此功能在mesh operations/assign/on selection/skin depth based
  3. refinement。又比如,如果要分析永磁同步电动机的cogging
  4. torque,那么需要对气隙进行多层剖分,这时就需要采用所谓“哑元”的方法,通过多建几个气隙层来实现。再比如,对电机中常见的叠绕组或波绕组,为了对电机端部曲线部分进行更好地剖分,需要采用表面近似剖分。此功能在mesh operations/assign/surface approximation里面进行设置。
  5. 3. 剖分有多种方法,主要就是on selection和in selection之分。前者是基于表面的剖分,后者是基于内部的剖分。注意,on selection并不是对内部不剖分,in selection也并不是对表面不剖分,而是两种剖分方法侧重点不同,正如其字面意思所示。一般而言,on selection更适用于高频分析中对实体(solid)的剖分,因为高频分析中涡流效应很突出。in selection更适合于对直流和工频的分析。对大多数物理模型而言,使用in selection足够。
  6. 4. 最后,再谈谈设置剖分时,网格长度的问题。对相同或相近物理模型,可分为同一组,指定相同网格长度。对于较大模型,则网格长度可适当放大。举例而言,对永磁同步电机,电机定转子铁心分为一组,定子绕组自成一组,永磁体自成一组,band自成一组。上面这四组中,建议网格长度如下:**定转子铁心>永磁体>定子绕组>band**。同时选定定转子铁心,并使用in selection剖分,则系统会指定一个默认长度,一般取该默认长度的1/2就足够精确了。其他可类似操作。

​ 注:本文基于maxwell讲解,但网格剖分方法并不局限于maxwell,适用于一切电磁场有限元分析软件,诸如flux, jmag, magnet, opera, comsol

八、各种损耗的简单解释

  • Solidloss:如上解释,出现在12及更高版本中,指的是大块导体中感应电流产生的铜耗。
  • Coreloss:铁耗。指的是根据硅钢片厂商提供的损耗曲线,求得的铁耗。
  • Stranded Loss R:电压源(非外电路中的)对应的绞线铜耗。
  • Stranded Loss:电流源,外电路中的电压源或电流源,对应的绞线铜耗。

 

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