電動汽車用永磁無刷直流電機的有限元分析
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ANSYS程序的電磁能力可用來分析電磁場多方面問題。ANSYS程序提供了豐富的線性和非線性材料的表達方式，包括各向同性或正交各向異性的線性磁導(dǎo)率，材料的B－H曲線和永磁體的退磁曲線。后處理功能允許用戶顯示磁力線，并計算磁通密度和磁場強度、力、力矩和其它參數(shù)。本例中應(yīng)用2－D靜態(tài)磁場分析，采用矢量磁勢方法，模擬各種飽和磁性材料和永磁體。靜態(tài)磁場分析主要由6個步驟組成：
（1）建立模型
（2）創(chuàng)建物理環(huán)境，賦予特性
（3）剖分網(wǎng)格
（4）加邊界條件和載荷
（5）求解
（6）后處理
3.1 在ANSYS中創(chuàng)建實體模型
將計算結(jié)果作為建立模型的輸入數(shù)據(jù)。進入前處理（PREP7）開始建立模型。利用幾何元素和布爾操作生產(chǎn)基本的幾何形狀。此模型的難點在于槽的復(fù)制，在柱坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)動工作平面后映射即可。圖4為2－D模型示意圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/238621.htm
3.2 創(chuàng)建物理環(huán)境，賦予材料特性
3.2.1 定義單元類型
用表1中所示兩種單元均可［3］。
3.2.2 定義材料特性：
一共用到4種材料，將模型中不同部分分別賦予不同的材料值。
（1）氣隙與槽：空氣，材料特性：μr（MURX）＝1
（2）定子：DW465－50，材料特性：B－H曲線
（3）轉(zhuǎn)子：10＃鋼，材料特性：B－H曲線
（4）磁極：永磁體，材料特性：μr（MURX）＝1.05，Hc（矯頑力矢量）：MGXXMGYY分別依磁極的具體位置而定，如圖2分布的12個磁極矯頑力矢量的X、Y分量見表2。
3.3 剖分網(wǎng)格
選擇自由網(wǎng)格劃分中的智能劃分（Smartmesh），智能單元的大小可以自由控制。剖分結(jié)果如圖5所示。
3.4 加邊界和載荷
一般，認(rèn)為磁力線沿電機外側(cè)表面閉合，這條邊界屬于第一類齊次邊界，很多情況下電機軸的外表面也被取為第一類齊次邊界，賦值A(chǔ)＝0。
永磁電機由永磁體作為激勵源，通過材料特性中矯頑力設(shè)置即可，不必另外加激勵。
分析空載情況時，不必加載荷；分析負載情況時，在槽內(nèi)區(qū)域加負載電流。
3.5 求解［3］
進入到求解器Solution，可以選擇下列任何一種求解器：Frontal，JCG，ICCG，PCG求解器，而對于2－D模型，推薦用波前求解器。當(dāng)進行非線性電磁場分析時，ANSYS計算收斂準(zhǔn)則，每次平衡迭代具有相應(yīng)的收斂標(biāo)準(zhǔn)。在求解進行中，可以打開“圖形求解跟蹤”。
3.6 后處理
進入到通用后處理器POST1，可觀察整個模型或模型的一部分在某一時間上針對特定載荷組合時的結(jié)果，POST1有許多功能，包括從簡單的圖象顯示到復(fù)雜的數(shù)據(jù)列表。
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