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電機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助分析 CAD ComputerAidedDesign 它具有 科學(xué)計(jì)算 圖形處理 數(shù)據(jù)庫(kù)三大功能 科學(xué)計(jì)算 電磁方案分析計(jì)算電磁場(chǎng)分析計(jì)算電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì) 圖形處理 進(jìn)行圖形生成和變化 分析繪制零件圖和總裝配圖各種曲線的處理 1電機(jī)設(shè)計(jì)與CAD 電機(jī)設(shè)計(jì)方法 任務(wù) 設(shè)計(jì)方案 常規(guī)的計(jì)算和作圖 費(fèi)時(shí) 費(fèi)力 2電機(jī)CAD系統(tǒng)的組成 一 CAD系統(tǒng)的基本類型 1 計(jì)算型 給定設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù) 利用分析程序進(jìn)行計(jì)算 或調(diào)用綜合設(shè)計(jì)程序和優(yōu)化設(shè)計(jì)程序?qū)ふ依硇缘脑O(shè)計(jì)方案 2 交互型 主要是利用圖形 充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性 3 檢索型 庫(kù)中存有設(shè)計(jì)好的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī) 調(diào)用即可 二 CAD系統(tǒng)的軟件 1 系統(tǒng)軟件 DOS系統(tǒng) UNIX系統(tǒng) 2 應(yīng)用軟件 VB語(yǔ)言編寫的 FORTRAN語(yǔ)言編寫的電磁計(jì)算程序 ANSYS ANSOFT等公司的電磁場(chǎng)計(jì)算軟件 3 支撐軟件 有限元分析及前后處理程序包 優(yōu)化程序包 幾何造型軟件 設(shè)計(jì)繪圖系統(tǒng)和繪圖軟件包 常用CAD軟件 三 電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)通常的給定數(shù)據(jù) 額定功率PN 額定電壓UN 相數(shù) 連接方法 頻率 同步轉(zhuǎn)速 四 電機(jī)的性能指標(biāo) 啟動(dòng)電流倍數(shù) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 過(guò)載能力 效率 不同的電磁場(chǎng)分析方法 ElectromagneticAnalysis 泊松方程 磁場(chǎng)能量 麥克斯韋方程的微分形式 電磁感應(yīng)定律 全電流定律 磁通連續(xù)定律 高斯定律 電機(jī)的有限元分析方法 有限元分析過(guò)程大致如下 1 從所考察的磁場(chǎng)邊值問(wèn)題出發(fā) 利用變分原理 把問(wèn)題化為等價(jià)的條件變分問(wèn)題 即能量泛函的求極值問(wèn)題 2 將定解區(qū)域剖分為一系列子區(qū)域 即單元剖分 3 選取分片光滑的插值函數(shù)去逼近求解區(qū)域內(nèi)光滑的磁位函數(shù) 4 把磁位的插值函數(shù)代入能量積分 對(duì)變分問(wèn)題進(jìn)行離散化處理 得到以n個(gè)節(jié)點(diǎn)磁位為未知數(shù)的n階線性代數(shù)方程組 5 求解線性代數(shù)方程組 得到節(jié)點(diǎn)磁位的數(shù)值近似解 并由此算出各個(gè)單元和節(jié)點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值 一 剖分 邊界條件確定 求解函數(shù)選擇 1 標(biāo)量磁位 2 矢量磁位 1 第一類邊界條件 2 第二類邊界條件 3 周期性邊界條件 求解區(qū)域確定 電機(jī)內(nèi)穩(wěn)態(tài)磁場(chǎng)的計(jì)算 有限元計(jì)算步驟 5 設(shè)定求解內(nèi)容 2 建立模型 3 添加材料 4 添加邊界條件 設(shè)定激勵(lì)條件 1 選擇運(yùn)算方式 6 求解 7 求解結(jié)果后處理 StartFieldSolution RefineMesh 1求解模式確定 穩(wěn)態(tài)電場(chǎng) 磁場(chǎng)有限元計(jì)算 瞬態(tài)電場(chǎng) 磁場(chǎng)有限元計(jì)算 穩(wěn)態(tài)電場(chǎng) 磁場(chǎng)參數(shù)的有限元計(jì)算 熱力場(chǎng) 渦流場(chǎng) 一 確定求解模式 Slover 二 確定求解坐標(biāo)平面 2建立模型 一 畫出電機(jī)的結(jié)構(gòu)模型 定子 二 對(duì)電機(jī)中相同的部分進(jìn)行分類 定子繞組 轉(zhuǎn)子繞組 永久磁極 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條 8極電機(jī) 12極電機(jī) 3確定各部分材料 4給電機(jī)施加邊界條件和激勵(lì) 一 加邊界條件 二 加激勵(lì) 1 加電流激勵(lì) 穩(wěn)態(tài)計(jì)算 參數(shù)計(jì)算時(shí)均加電流激勵(lì) 2 加電壓激勵(lì) 進(jìn)行瞬態(tài)計(jì)算時(shí)加電壓激勵(lì) 可以加正弦交流電壓 也可以加任意函數(shù)電壓 如電壓可以使位置或速度的函數(shù) 可以不考慮集膚效應(yīng) 也可以考慮集膚效應(yīng) 3 也可以加外加電路 4 加激勵(lì)過(guò)程中包括對(duì)繞組進(jìn)行設(shè)置 若繞組有外加電容或電阻等也可加入 對(duì)繞組端環(huán)的處理 5確定求解量 一 力 轉(zhuǎn)矩 二 參數(shù) 包括自感系數(shù) 互感系數(shù)的計(jì)算 6確定求解條件 自動(dòng)或手動(dòng)剖分 求解器選擇 求解誤差的選擇 求解步長(zhǎng)的選擇 動(dòng)態(tài)計(jì)算過(guò)程中還要確定其機(jī)械參數(shù) 包括初速度 質(zhì)量或轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的設(shè)置 阻尼的設(shè)置 負(fù)載的設(shè)置 7求解 一 穩(wěn)態(tài)解 二 瞬態(tài)解 8求解結(jié)果后處理 一 圖形后處理 二 數(shù)據(jù)后處理 穩(wěn)態(tài)場(chǎng)求解 只能求解電機(jī)在恒定電流作用下某瞬時(shí)的磁場(chǎng)分布 電磁力 電磁轉(zhuǎn)矩 電機(jī)參數(shù) 電機(jī)磁場(chǎng)分布圖 磁通密度波形等 電機(jī)穩(wěn)態(tài)連續(xù)參數(shù)的求解 建模與電機(jī)的靜態(tài)出計(jì)算相同 能求解電機(jī)在恒定電流作用下不同瞬時(shí)的磁場(chǎng)分布 電磁力 電磁轉(zhuǎn)矩 電機(jī)參數(shù) 與靜態(tài)計(jì)算相比較 實(shí)際上是以下計(jì)算了電機(jī)不同位