主页 > 图片

Magneforce软件的通用参数以及设置的演示案例

时间:2019-09-19 来源:嘉怡时尚

1    前言

在前几期论坛期刊内陆续分享了一些Magneforce功能和案例演示,收到不少小伙伴们的积极反馈,同时收到的还有各式各样的问题。其中很多问题都是因为对软件不熟悉而出现的操作问题。为此我们专门准备了这期的资料,来说明或者演示Magneforce软件中的一些参数和设置。另外,我们也会不断地收集类似的问题和反馈,整理成资料定期向大家分享。本文重点介绍了Magneforce软件通用的参数设置及其说明,另外还有部分操作中常见问题的解决办法。

1 Magneforce电机设计流程

2      通用的参数设置

2.1   几何模型和斜槽

Magneforce的主要特色之一就是定转子模型的参数化建模以及任意模型的自定义参数化功能。在此前一期资料中详细向大家介绍了自定义参数化建模的使用方法,有兴趣的小伙伴可以直接查看“Magneforce用户自定义参数化模型功能的应用”,在此就不做赘述。

关于Magneforce软件自带的参数化模型,问题主要集中在各个参数物理意义不明确导致调整结构参数的时候比较困难。为此我们专门准备了一份资料“Magneforce模型注释表.xlsx”,这里面详细注释了所有Magneforce自带参数化模型的各个参数。这个资料可以在西莫论坛的Magneforce版块下载或者在论坛Magneforce技术交流群的共享文件中下载。

2 Magneforce模型注释表

另外一个问题是电机斜槽和斜极的计算,在Magneforce中提供了斜槽或者斜极的计算方法,包括定子斜槽,转子斜槽,磁钢斜极这几种处理方式,如图3所示

斜槽(极)说明

Mark1: 斜槽设置的单位是以定子槽数计算,例如设置skew0.5即表示斜半个槽;

Mark2: 表示轴向磁钢分段数,在永磁电机中,当Axialmagnet segs 设置为1时即表示使用定子斜槽,当大于1时表示转子斜极,Axialmagnet segs即为斜极分段数;

Mark3:在感应电机等无磁极情形下,通过Mark3按钮即可选择定/转子斜槽。

2.2 特殊材料设置

Magneforce软件的定转子冲片材料和永磁材料的使用和选择十分方便,只需要在材料库里选择指定的材料即可,用户自定义的材料也可以在setting中直接加入材料库。在这里要演示的是例如磁性槽楔,金属转子护套等材料如何设置的方法。图4展示了设置特定材料的流程(定转子上的设置流程是一样的,这里只用磁性槽楔说明流程)。

特殊材料设置说明

磁性槽楔设置示意

如图4所示,将我们需要设置的区域(槽楔)设置成指定的类型(metal)后。在图5 OtherEM Materials 中就会出现槽楔区域的材料参数,我们可以设置磁导率来控制槽楔的导磁能力。图5右侧展示的是加入磁性槽楔后磁力线的分布图。需要说明的是在OtherEM Materials中只能设置线性的磁性材料,如需要考虑饱和影响,则需要将槽楔属性设置为Lam然后加入非线性BH曲线即可。

磁钢护套涡流损耗设置示意

对于导电材料的处理也可以使用这种方法,如图6所示,磁钢不锈钢护套涡流损耗计算时,只需要将转子护套的材料设置为metal然后在Other EM Materials中设置护套的电导率,使用Transient求解器就可以得到护套内涡流损耗的大小。

2.3 绕组设置

如图7所示,绕组部分的问题主要集中在槽满率,绕线张力,线规以及线圈编排等方面。接下来将一一说明。

绕组设置说明

2.3.1   槽满率和绕线张力

需要说明的是Magneforce软件中计算的槽满率是使用带绝缘的线圈实际面积和槽的可使用面积的比值得出。而我们通常所述的槽满率是以线圈直径为边长的正方形所占的面积得到。因此在使用Magneforce计算得到的槽满率考量工艺性时必须要计入两种算法的区别。

当选用如图8所示的槽型结构时,线圈之间的间隙CoilClearance所占的面积是不计入槽可使用面积的。所以设置不同的Coil Clearance大小时槽满率会有较大差别。使用时需根据实际情况调整。绕线张力只是用来考了线被拉后对电阻的影响,而不考虑对材料用量的影响。

线圈间隙

2.3.2    自定义线规

添加自定义线规

Magneforce支持用户自定义非标的线规库。图9所示为增加自定义线规库的操作流程。5.0以上版本的线规库在C:\Users\Public\Documents\MagneforceData\shared\magwire文件夹中。只需要复制任意已有线规文件,然后使用txt打开并修改为想要的规格重命名并保存即可。图10所示的feaonline线规库就是按上述方法获得的。

10 使用自定义线规

2.3.3    绕组编排方式

Magneforce建模的过程中,定子冲片可以由两种单元模型阵列得到,如图11所示。 a模型保留了完整的定子齿,但是分别建立了相邻两个槽内的一半绕组;b模型正好相反,一个完整的线圈加两个半齿。

11 定子齿的两种模型

正是因为这两种建模方法,再加上单元模型里面绕组编号设置就会产生图12~15 4中绕组和槽的对应关系。如果使用a类建模,两个线圈的Materials ID 一定不能一样,如图12所示的右边线圈coil1, 左边线圈为coil2。这样单元模型阵列线圈ID自增就会形成图121个槽对应两个线圈编号的情形。这是可以正常使用的

12 线圈编号Vs 槽数 情况1

13 线圈编号Vs 槽数 情况2

13所示的a模型中的左右线圈如果设置成同一个ID,模型就会发生错误将无法计算。这也是很多使用者自建或者导入模型最容易出错的地方。

14 线圈编号Vs 槽数 情况3

15 线圈编号Vs 槽数 情况4

14和图15b模型建模就不会有出错的问题,唯一的区别就是一个槽对应一个线圈编号还是一个槽对应两个线圈编号的问题,是都可以进行正常计算的。

2.4  电路设置

电路设置最常见是角接和Y接转换以及转换时逆变器控制角的问题。例如,将winding界面下的Y接改为角接后程序不正常计算,或者改完以后逆变器的相角,提前导通角弄不清楚等等。

16 绕组接法与管子控制角

首先需要说明的是,Magneforce暂时不支持将Circuit中的绕组接法和winding中自动保持一致的功能,如图16所示。当绕组接法从Y变为角接后,需要用户手动删除circuit中的绕组模型,然后点击左上角的Armature按钮手动添加绕组,此时绕组才会更新为winding界面上设置的类型,如图19所示。图17所示为Y接时六个开关管的导通时序,用户可以根据这个时序表在s1~s6的设置中手动变更导通设置。

 需要说明的是,Magneforce软件具有自动设置各个开关管的相角的功能。在计算角接绕组或者三相以外的多相电机时,在电机相数和绕组设置完成后,将circuit中的windinginverter模删除,然后点击inverterArmature按钮重新添加WindingInverter模块。软件将将自动设置好各个开关的相角数值,如图18所示。

17 开关管控制说明

18 Y到角接转换

2.5  机械部分设置

机械部分主要设置风扇损耗,机械摩擦损耗以及定转子冲片涡流损耗等参数,具体说明如下:

19 机械部分设置说明

Mark1:风扇损耗,按风扇的功率(w)除以转速的立方(rpm)输入;

Mark2:  定转子冲片高频涡流损耗修正,按功率(w)除以转速的平方(rpm)输入;

Mark3:机械齿轮传递效率;

Mark4:  机械转矩损失(Nm;

Mark5:额外的转动惯量(kg*m^2,用于Transient时电机性能计算。

3    最后

最后,本人的邮箱为linmin@feaonline.com.cn,大家若有任何关于Magneforce的问题,或者希望后续想了解Magneforce软件的那部分内容,都可以随时跟我联系。也可以在论坛《产品设计与FEA》分区的《有限元在线产品交流区》中Magneforce版块内发帖讨论。


更多最新精彩文章详见(点击进入):


《西莫电机技术》2018年第4期重磅发布!西莫电子期刊编辑部荣誉出品!


西莫电子期刊第16期热门阅读推荐:


名家讲坛


高速电机转子冲片的强度设计(一)——考虑高速离心力的计算方法(上)


高速电机转子冲片的强度设计(一)——考虑高速离心力的计算方法(中)


高速电机转子冲片的强度设计(一)——考虑高速离心力的计算方法(下)


绕组短路的影响及应用


ANSYS Maxwell电机径向力波仿真


FluxMotor永磁同步电机分析使用技巧(一)导入CAD图纸建立零件库


基于MANATEE的电机控制器PWM谐波对电机的噪声影响研究


论坛精华


电机设计常见问题解答专题(二)——相量图


版主视角


永磁电机(五)


永磁电机(六)

点击阅读原文,直达期刊发售地址!

觉得好看,请点这里↓