随笔--仿真系列—Maxwell如何仿真径向气隙磁密和切向气隙磁密

本文介绍了电机中气隙磁密的分解,并详细讲解了如何使用Maxwell软件进行径向和切向气隙磁密的仿真。方法包括坐标系转换和利用场计算器编辑公式,提供了完整的操作步骤。

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电机的气隙磁密可以分解为X轴方向气隙磁密与Y轴方向气隙磁密,同时也可以分解为径向气隙磁密和切向气隙磁密。气隙磁密的分解图如图所示:

Maxwell软件提供两种方法来仿真径向气隙磁密与切向气隙磁密。

第一种为:直接转换气隙磁密的坐标系,将坐标转换成柱坐标系,分解成径向与切向分量。

第二种为:根据上图公式用场计算器编辑出径向气隙磁密或切向气隙磁密的公式,再调出结果。

附上第二种方法用场计算器编辑径向气隙磁密与切向气隙磁密的步骤:

径向气隙磁密:

(1)画圆弧→(2)打开场计算器→Quantity→B→Scal?→ScalarX→Function→PHI→Trig→cos→*→(3)Quantity→B→Scal? →ScalarY→Function→PHI→Trig→sin→*→+(4)Add

切向气隙磁密:

### 使用Maxwell进行径向气隙气隙仿真的方法 #### 工具与环境准备 为了完成电机的径向气隙谐波分析,需先准备好仿真工具及相关参数设置。具体准备工作如下: - 在Ansoft Maxwell中构建直线电机的二维模型[^3]。 - 设置求解器为静场处理器。 #### 创建气隙线并命名 在气隙中间位置绘制一条直线作为参考路径,并将其命名为`gline`。这条线用于提取气隙中的度数据。 #### 提取气隙分量 通过软件内置功能或者自定义脚本获取气隙的不同分量。通常情况下,气隙可被分为两个主要方向: - **径向气隙 (Radial Flux Density)**: 表示垂直于转子表面的方向上的度。 - **气隙 (Tangential Flux Density)**: 表示沿着圆周方向的度。 这些分量可以通过以下方式获得: 1. **利用Maxwell内置报告生成功能** - 完成电仿真后,在Results菜单下创建Fields Report。 - 选择Rectangular Plot选项来生成气隙波形图[^4]。 2. **编写VBA宏程序自动提取数据** 设计一段VBA代码实现自动化数据分析流程。例如,读取指定路径上各点处的感应强度矢量\( \vec{B}=[B_x,B_y]\),进而分离出所需的径向向分量[^1]。 以下是简单的伪代码框架展示如何操作这一过程: ```vba Sub ExtractAirGapFluxDensity() Dim oDesign As Design Set oDesign = ActiveProject.SetActiveDesign("Your_Design_Name") ' Define the line where data will be extracted from. Dim gLineName As String gLineName = "gline" ' Get field values along this path. Dim BxValues() As Double, ByValues() As Double Call oDesign.GetFieldAlongPath(gLineName, BxValues, ByValues) ' Process these arrays to calculate radial and tangential components... End Sub ``` 上述函数调用了假设存在的接口`GetFieldAlongPath()`以返回沿特定几何实体采集到的数据序列。 #### 数据后处理阶段 得到原始测量结果之后,往往还需要进一步做FFT变换以便观察其中所含有的频率成分及其幅值大小关系。这一步骤有助于识别潜在的设计缺陷比如齿槽效应等问题所在之处。 最后借助MATLAB之类的外部应用程序执行快速傅立叶转换(FFT)算法从而得出最终结论图表形式呈现出来便于直观理解。 ---
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