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如何使用RMxprt创建电机模型

jf_0T4ID6SG 来源:西莫电机论坛 2023-12-22 15:59 次阅读

1背景介绍

RMxprt是基于磁路法的旋转电机专业设计软件,能加快电机的设计和优化过程。通过RMxprt,用户能快速地对成百上千种设计方案进行评估,并可对预选方案进行优化设计。本文将介绍如何使用RMxprt来创建电机模型,通过RMxprt来创建Maxwell 2D和3D几何模型,同时对几何模型进行求解计算,查看相应的设计表单等结果。

2RMxprt介绍

AnsysRMxprt是专为旋转电机设计提供的一款基于磁路法的强大、快速仿真工具。在电机设计开发流程中,RMxprt适合在第一步中使用,具有以下特点及功能:

(1) 具有非常快速的求解(计算时间几秒);

(2) 用户可得到包括空载、额定负载、短路等所有工况完整设计方案结果信息

(3) 支持不同类型的驱动电路威廉希尔官方网站 方式interwetten与威廉的赔率体系

(4) 支持多种多样的电机类型;

(5) 支持自动生成可用于直接求解计算的Maxwell 2D/3D有限元设计文件。

Ansys具有电机仿真设计套件,是最先进的电机设计方法,包含以下几个模块:

(1) RMxprt – 磁路法电机设计模块;

(2) Maxwell 2D/3D – 电磁有限元模块;

(3) Optimetrics/DX – 目标优化, 统计分析, 敏感度分析等模块;

(4) AnsysMultiPhysics – 温升, 应力, 噪声模块;

(5) Simplorer – 电路和系统模块。

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Ansys电机仿真设计相关模块

RMxprt与Maxwell对比示意如下图所示。

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在RMxprt中,Design文档树形结构页面见下图所示,在工程管理器窗口,用户可以非常方便地对数据输入定义和检测确认。

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Design文档树形结构页面

PMSM永磁同步电机可以通过RMxprt进行建模,下图为RMxprt和Maxwell有限元模型(基于RMxprt一键生成)对比,含有3D模型(1/12th模型)、2D模型(1/6th模型)及外部电路。

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永磁同步电机的RMxprt和Maxwell有限元模型

IMs感应电机建模可以通过RMxprt进行建模,下图为RMxprt和Maxwell有限元模型(基于RMxprt一键生成)对比,含有3D模型(1/4th模型)、2D模型(1/2th模型)及自动创建线圈同时给定了电压源激励。

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感应电机的RMxprt和Maxwell有限元模型

用户可指定IMs感应电机的参数,如转子槽型和双鼠笼结构等。感应电机可以选择以下槽型样式,支持定义双鼠笼转子结构,如选择了双鼠笼转子结构,用户需要对额外的底部槽型设置尺寸参数。

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IMs感应电机参数——转子槽型和双鼠笼结构

用户可指定IMs感应电机的参数,如转子线圈和通风口。对于感应电机鼠笼转子,需要做一些属性参数设置,转子导条材质、端环连接结构材料和尺寸等参数都需要给定。如果有必要, 用户也可以在定子和转子上添加通风口,并设置相关的尺寸参数。

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转子线圈参数设定

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定子通风口设定

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转子通风口设定

下图展示了感应电机定子和转子带通风口属性的3D几何模型示意图。

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感应电机定子和转子带通风口属性的3D几何模型示意图

用户可创建360度完整的Maxwell有限元模型。通过一键有限元可以生成3D模型,如用户选择了生成全模型,生成的3D Maxwell有限元模型默认只有完成模型的一半,为了得到完整的3D模型, 用户需要选中刚创建的Maxwell 3D设计文档,然后检查相关的属性参数,在属性框中将half Axial局部变量从1改为0,然后在键盘上按Enter键确认,即可得到360度完整的3D模型。最终得到的完整3D模型如下图所示。

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将half Axial局部变量从1改为0

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完整3D模型

用户可以选择负载类型的同时给定需要计算的工况如额定工况等。负载类型的可选项与电磁类型、电路连接方式等因素有关。

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负载类型选择

永磁直流电机、无刷直流电机及感应电机的输出特性如下图所示。

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永磁直流电机、无刷直流电机及感应电机的输出特性图

永磁同步电机的输出特性图如下图所示。

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永磁同步电机的输出特性图

关于RMxprt涉及到的负载类型,可参照下表进行选择。

RMxprt中的负载类型

恒转速 电机转速保持恒定。
恒功率 电机输出功率保持恒定。
恒转矩 在任何转速条件下转矩保持恒定,在这种状况下,Tload = Trated, 其中额定转矩由输出功率除以给定的额定转速确定。
线性转矩 转矩随转速线性变化,在这种状况下,Tload = Trated*(n/nrated) ,其中额定转矩 Trated由输出功率除以给定的额定转速确定。
风扇负载 转矩随转速非线性变化,在这种状况下,Tload = Trated*(n/nrated)2 ,其中额定转矩 Trated由输出功率除以给定的额定转速确定。

求解完成后,用户可在后处理中查看结果数据。用户可以选中求解设置中Setup1,然后在鼠标右键中选择Performance去选择结果查看。结果数据可以通过多种形式显示,比如设计表单或X-Y曲线图等。

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设计表单

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X-Y曲线图

3总结

本文首先对RMxprt模块进行了介绍,然后使用RMxprt分别生成Maxwell 2D和3D模型,在后处理中,用户可查看相应的设计表单及X-Y曲线结果,RMxprt模块可对电机进行快速的几何建模,同时可对电机的性能进行快速评估,对电机的几何建模、分析设计提供了简单及快速的建模分析方法。

50多年来,Ansys软件凭借其强大的仿真预测功能,助力高瞻远瞩的创新企业实现突破,展现自我。从可持续交通到先进半导体,从高精尖的卫星系统到拯救万千生命的医疗设备,Ansys始终致力于帮助客户迎接威廉希尔官方网站 挑战,解决设计难题,不断引领他们超越想象,演绎精彩。Ansys正推动人类踏上全新的伟大征程。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:Maxwell高级电机培训教程:几何建模

文章出处:【微信号:西莫电机论坛,微信公众号:西莫电机论坛】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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