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1、课程名称：姓名：专业：学号：指导教师：现代电机 CAD 技术1 1/9 9有限元及 ACAD 上机实验(电气 13 级)一、最低软件环境一、最低软件环境Windows 2000、XPAnsoft MaxwellSV、AutoCADOffice 2000二、题目二、题目1、绘制给定的电机二维截面图。2、完成该电机的电磁场有限元分析。3、基本假设假设为单位电机（轴向长度1m，每相绕组匝数 1 匝）。6/4 极、8/6 极电机，相对两极正向串联，构成一相，形成两极磁场；12/8 极电机，相互垂直四极串联，构成一相，形成四极磁场。励磁安匝只对一相绕组施加。冲片材料 DR510-50尺寸单位：mm。SR
2、M x-x-0、-7、-145、-18、-225、-30 表示定子极中心线与转子槽中心线的夹角，分别为0 度、7度、14.5 度、18 度、22.5 度、30 度。绕组未给尺寸，可以近似绘制三、基本要求三、基本要求1、求给定位置磁化曲线，磁链=f(磁势)，曲线至少由四个数据点组成。2、提交 AutoCAD 图。3、提交所求得到的磁化曲线，一个数据点的磁场分析。4、所提交电子文档压缩成一个文件，以姓名学号为文件名，上传至FTP。5、并请写出上机的详细实验报告（格式参见附录），并打印上交。6、时间期限：第 8 周前上交。2 2/9 9浙江大学电气学院有限元及 CAD 制图上机实验报告课程现代电机
3、CAD 技术实验名称有限元及 ACAD 上机实验系别实验日期专业班级组别实 验 报 告 日 期姓名学号报告退发 (订正、重做 )实验名称一.题目1、绘制给定的电机二维截面图。2、完成该电机的电磁场有限元分析。3、基本假设假设为单位电机（轴向长度 1m，每相绕组匝数 1 匝）。6/4 极、8/6 极电机，相对两极正向串联，构成一相，形成两极磁场；12/8 极电机，相互垂直四极串联，构成一相，形成四极磁场。励磁安匝只对一相绕组施加。冲片材料 DR510-50尺寸单位：mm。SRM x-x-0、-7、-145、-18、-225、-30 表示定子极中心线与转子槽中心线的夹角，分别为 0 度、7 度、1
4、4.5 度、18 度、22.5 度、30 度。绕组未给尺寸，可以近似绘制二.环境Windows 2007Ansoft MaxwellSV、AutoCADOffice 2007三.实验步骤步骤一：建 AutoCAD 图，用 AutoCAD 绘制电机截面图。（如下图）3 3/9 9SRM10-2-225步骤二：带基点复制，将圆心移动到(0,0)。Ansoft 建模时，须保证构成面域的边界是可靠连接的。点击绘图面域，选择模型，按回车键，将所绘制的模型转换成面域，转换成面域后，可以通过鼠标移动，删除、Undo，来检查模型的正确性。步骤三：输出.sat 格式模型文件：点击文件输出，选择ACIS(*.sa
5、t)文件类型，框选要输出的模型，回车。将.sat 文件保存到 Maxwell 目录下。步骤四：将.sat 模型导入 Maxwell：点击ModelerImport，找到已输出的.sat 文件，则可输入有限元模型。步骤五：分析前进行有限元模型的预处理：选择模型的每一面域，修改其名称和颜色。将属于同一类的面域合并，以便施加励磁、材料，提高工作效率。1、建立磁钢、冲片等材料。（1）准备磁钢材料的 Br、Hc，冲片材料的 B-H 曲线。步骤六：添加冲片材料（冲片材料 DR510-50，书中 P403）1）先用“记事本”将磁化曲线文件按要求的格式输入磁化曲线数据，保存为.bh 后缀名文件。注意单位 H
6、为 A/m，B 为 T。2）Add 材料，勾选 B-H 曲线，进入 B-H 曲线编辑窗，Import 编辑好的磁化曲线文件，观察曲线是否正确。步骤七：施加边界条件：将选择模式切换为“边”，从而可以选择要施加边界条件的边。4 4/9 9按鼠标右键，在弹出的菜单选 Assign BoundaryVector Potential，施加为第一类边界条件，A=0。步骤八：设置施加的电流激磁：注意电流方向。电流方向可以由正负值确定，也可以由电流参考方向决定。步骤九：设置求解参数A、设置转矩计算选 择 要 计 算 转 矩 的 转 子 各 面 域，在 工 程 树 鼠 标 右 键 点 击ParametersAs
7、signTorque，设置。B、设置电感计算在工程树鼠标右键点击 ParametersAssignMatrix，设置。每个线圈由一进一出构成。步骤十：设置剖分参数：选择要设置剖分参数的面域，类似上述方法进行设置。步骤十一：设置求解参数：选择 Analysis，并修改求解的收敛误差。步骤十二：求解：选择所建的求解设置，按鼠标右键，Analyze 求解，设置求解次数及精度（可用系统建议值）四、实验图像、数据及分析1.分析：2.观察剖分网格图:可以看出，在定转子齿部，剖分线较密，密度较大，在定转子颚部剖分密度较小，因为此处的磁场分布较均匀。5 5/9 93、查看磁力线关于改变设置磁感应强度阶段数对图
8、像的影响：我们在求解完以后，需要通过等磁感应强度线来观察我们求解的磁场是否正确，在设置不同等分数时，会有不同的结果：6 6/9 9对比可以看出，我们求解的结果是正确的，而且取 30 段的时候图像比较直观，便于观察，因此，我们在以后的分析中全部取设置参数 30。4.查看磁密分布，分析电机的铁心的饱和程度：当取励磁为 1000 安匝时候，其磁场分布图如下：磁场强度最大也只有 1.4T 左右，比较小，故加大励磁。5、查看气隙磁场波形1）Maxwell 2D-Fields-Calculator 打开计算器2）Quantity 选择 B，Unit Vec选择 Normal，Dot 运算3）Add 取名保
9、存变量，例如 Br4）菜单 Draw 构造要画波形的线段、圆弧或圆5）Results 右键创建场图，弹出的窗体 Geometry 选择创建好的线段，物理量选择创建好的 Br，New Report 创建波形图。7 7/9 96、观察电感、转矩、磁链计算结果。右击 setup1，选择 solution。电感计算结果：0.0087551mH转矩计算结果：-0.12062N/m。和理论值有一定的差距，可能是电机的对称性不够好。8 8/9 9磁链计算结果：0.061285Wb五、总结与心得这次实验首先利用 AutoCAD 绘制电机，对于 autoCAD 其本身主要是一些常用功能的掌握，利用这些基本功能能
10、够较轻松的画出电机。在利用 autoCAD 使用过程中需要注意在画圆过程中，对于圆分辨的设置，这样才能使线段之间相交的更加可靠。除此之外，最为重要的则是掌握利用阵列的方法绘制电机。通过圆形整列可以轻松绘出对称图形。对于 maxwell 环境，掌握了构造面域的方法，知道如何到处 sat 文件，然后掌握免于合并，建立磁钢、冲片材料，添加磁钢材料等前期任务，然后是施加边界条件，施加激磁和设置求解参数等等，以及最后查看磁力线，查看磁力分布查看气息磁场波形和查看剖分网络，还有转矩电感磁链等。虽然我实验里面没有什么提高部分，但是按照实验指导要求完成了实验的各个步骤，基本的掌握了 autoCAD 和 maxwell 的基本操作，虽然不是收获颇丰，但我觉得电机建模过程中还是有很多对电机的理解，减少了对电机的陌生。我实验虽然简单，但是还是收获到我想知道的内容。9 9/9 9