2D模型-Ansoft中文学习经典样例.pdf

本文档主要介绍了如何使用Ansoft公司的Maxwell 2D软件包进行永磁电机的仿真分析，特别以丰田普锐斯混合动力车用内置永磁驱动电机为案例进行详细阐述。在探讨Maxwell 2D在电机稳态和暂态仿真中的应用之前，我们需要了解一些基础概念和步骤。 我们需要了解永磁电机的基本结构和工作原理。永磁电机是指利用永磁体产生的磁场与通电线圈产生的磁场相互作用来实现机电能量转换的电机。本文档所研究的电机是一种内置永磁同步电机（PMSM），其具有8极的转子磁路结构和48槽的定子，绕组采用三相单层结构。 Maxwell 2D是一款专业的电机仿真软件，它能够模拟电机的电磁场分布、计算电机的性能参数，并通过仿真来优化电机的设计。在仿真过程中，可以利用软件中的各种工具和选项来创建电机模型、设定材料属性、施加边界条件，并进行稳态和瞬态分析。 在开始使用Maxwell 2D进行仿真之前，需要先创建一个新工程。创建新工程的步骤包括点击工具栏图标或通过菜单栏选择File > New来新建工程。之后，要对新工程重命名，比如命名为Prius，并通过Project > Insert Maxwell Design或相应的图标插入一个新的Maxwell设计，并将其重命名为1_Whole_Motor。 在创建3D模型时，需要设置模型单位。通常我们会选择毫米（mm）作为长度单位，并根据需要对3D模型的尺寸进行调整。设置工具栏选项时，需要检查General Options对话框以及Modeler Options来确保工具栏选项符合仿真的要求。 创建2D模型是仿真过程中的一个关键步骤。在Maxwell中，可以使用User Defined Primitives来初步描述电机的所有主要部件。例如，创建定子时，可以选用预先定义的SlotCore模型，并根据给定数据来构建定子模型。在创建模型的过程中，需要对模型进行适当的尺寸调整，设定正确的材料属性，并指定主/从边界条件。 在仿真分析过程中，稳态分析可以用来了解电机在稳定运行状态下的性能表现，例如扭矩能力、负载下的反电势（Back-EMF）、机械损耗等。而瞬态分析则用于研究电机在启动、制动或负载变化等非稳定状态下的行为特征。齿槽转矩分析是针对电机在不同转子位置时的静态转矩波动情况，这对于电机的平滑运行至关重要。 为了完成电机仿真，需要进行一系列的步骤，包括材料属性的指定、边界条件的设定、加载和运行仿真等。Maxwell 2D提供了丰富的仿真工具和向导，可以大大简化这些步骤的操作难度。用户还可以利用Maxwell 2D的后处理工具来分析电机的磁场分布、力和扭矩等关键参数。 英国谢菲尔德大学研究室的入门标准是独立完成三遍以上普锐斯操作，这说明了对新入门的研究人员来说，理解和掌握Maxwell 2D软件以及电机仿真的基础是至关重要的。 参考文献部分列出了与丰田普锐斯驱动电机扭矩能力、设计评估、机械损耗及混合动力系统驱动系统相关的报告文献，这些资料对仿真分析提供了重要的理论和实验数据支持。 本文档是关于如何使用Maxwell 2D软件包进行永磁电机研究的详细教程，特别适用于那些希望进行电机设计和性能优化的研究人员和技术人员。通过本文档提供的步骤和案例，用户不仅能够学习到如何使用仿真软件进行电机设计分析，还能够加深对永磁电机内部工作原理和性能评估方法的理解。