一种基于制造技术

本发明专利技术的实施例提供一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于Maxwell有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法


[0001]本专利技术涉及永磁电机的设计
，尤其涉及一种基于
Maxwell
有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法
。

技术介绍

[0002]目前电机设计中，有限元仿真核算越来越广泛
。
而在众多的电机仿真软件中，
Ansys Maxwell
有限元仿真是众多电机工程师中使用最广泛的一款
。
而对于有限元方法来讲，网格划分的质量对结果的精度影响很大
。Maxwell 2D
中，软件可以自动的进行网格划分，但是，软件的自动划分网格并不非常智能，往往只能均匀用力，均匀加密全局网格，不能突出重点需要加密的位置，导致计算时间太长，齿槽转矩计算结果不准确，最终导致电机定位转矩大
、
转矩脉动偏大，影响电机控制精度等
。
当网格划分达到千万个的级别时，对电脑性能要求很高，需要服务器才能处理，且计算时间很长，有时候计算一个数据就需要花费一个月时间，导致研发周期长且不可控
。
[0003]有鉴于此，有必要对现有基于
Maxwell
有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法做出改进，以便能够提升电机性能计算的准确度，从而能适用于新的
/
更高的使用要求
。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术中通过有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法存在的缺陷，如仿真计算不准确，导致仿真时不能收敛，仿真时间过长的问题，本专利技术的实施例提供一种基于
Maxwell
有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法，包括如下步骤：
[0005]建立永磁电机
Maxwell 2D
瞬态场的仿真模型；
[0006]对所述仿真模型进行网格密度的手工划分，得到手工划分网格，所述手工划分网格包括部件网格和气隙网格，所述部件网格是按照各部件材料的差异进行网格密度的划分而得到；
[0007]根据所述手工划分网格计算齿槽转矩
。
[0008]本专利技术实施例的基于
Maxwell
有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法还可采用如下优选
/
可选的具体实施方式：
[0009]所述仿真模型包括气隙模型
、
永磁体模型
、
硅钢片模型
、
定子齿模型
、
定子槽模型和转轴模型；所述气隙模型对应划分所述气隙网格，所述永磁体模型
、
所述硅钢片模型
、
所述定子齿模型
、
所述定子槽模型和所述转轴模型分别对应划分所述部件网格
。
[0010]所述手工划分网格还包括仿真重叠区域网格和
/
或仿真过渡区域网格
。
[0011]还包括联动关系建立步骤，即根据磁位降和
/
或磁导率的不同，分别建立各所述部件网格与所述气隙网格之间的联动关系，所述仿真重叠区域网格与所述气隙网格之间的联动关系，以及所述仿真过渡区域网格与所述气隙网格之间的联动关系；所述联动关系使得，当因为仿真不收敛而需要调整所述气隙网格的密度时，各所述部件网格
、
所述仿真重叠区域网格和所述仿真过渡区域网格的密度也能分别随之按预设的方式进行调整
。
[0012]所述手工划分网格的单元网格的形状为等腰三角形
。
[0013]所述气隙模型的网格采用沿径向方向偶数分层的方式进行设置，且网格设置最密
。
[0014]所述气隙模型中单元网格的高为
h
，腰为
s
，底为
t
；
[0015]所述气隙的长度
d
和所述气隙模型中单元网格的高
h
的关系为：
[0016][0017]所述气隙模型中单元网格的边长的最大值
D
airgap
＝
max(s,t)
，
D
airgap
的取值范围和平均值表达式为：
[0018][0019]其中，
max(s,t)
表示所述气隙模型中单元网格的最大边长，它是
s
和
t
中较大者，
N
为气隙分层数，
N
取自然数，且为偶数
。
[0020]所述气隙模型中单元网格的顶角为
α
，
30
°
≤
α
≤90
°
。
[0021]所述硅钢片模型中单元网格的边长为
D
core
，按如下式
(5)
设定：
[0022][0023]其中，
u
rc
为硅钢片相对磁导率，
u
r0
为空气相对磁导率
。
[0024]所述永磁体模型中单元网格的边长为
D
pm
，按如下式
(8)
设定：
[0025]D
pm
＝
(1
～
2)D
airgap (8)。
[0026]所述定子槽模型中单元网格的边长为
D
slots
，取值为：
[0027]D
slots
＝
D
core (9)。
[0028]所述硅钢片模型中单元网格的边长为
D
core
，按如下式
(5)
设定：
[0029][0030]其中，
u
rc
为硅钢片相对磁导率，
u
r0
为空气相对磁导率；
[0031]所述永磁体模型中单元网格的边长为
D
PM
，按如下式
(8)
设定：
[0032]D
pm
＝
(1
～
2)D
airgap (8)
；
[0033]还包括交轴气隙模型的网格划分，按如下式
(11)
设定：
[0034]D
pm
＜
D
air_q
＜
D
core (11)。
[0035]所述转轴模型中单元网格的边长
D
shaft
为：
[0036]D
shaft
≥4D
core (12)。
[0037]本专利技术的实施例与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0038]通过对所述仿真模型进行网格密度的手工划分，得到手工划分网格，所述手工划分网格包括部件网格和气隙网格，所述部件网格是按照各部件材料的差异本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
Maxwell
有限元仿真计算永磁电机齿槽转矩的方法，其特征在于，包括如下步骤：建立永磁电机
Maxwell 2D
瞬态场的仿真模型；对所述仿真模型进行网格密度的手工划分，得到手工划分网格，所述手工划分网格包括部件网格和气隙网格，所述部件网格是按照各部件材料的差异进行网格密度的划分而得到；根据所述手工划分网格计算齿槽转矩
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真模型包括气隙模型
、
永磁体模型
、
硅钢片模型
、
定子齿模型
、
定子槽模型和转轴模型；所述气隙模型对应划分所述气隙网格，所述永磁体模型
、
所述硅钢片模型
、
所述定子齿模型
、
所述定子槽模型和所述转轴模型分别对应划分所述部件网格
。3.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手工划分网格还包括仿真重叠区域网格和
/
或仿真过渡区域网格
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括联动关系建立步骤，即根据磁位降和
/
或磁导率的不同，分别建立各所述部件网格与所述气隙网格之间的联动关系，所述仿真重叠区域网格与所述气隙网格之间的联动关系，以及所述仿真过渡区域网格与所述气隙网格之间的联动关系；所述联动关系使得，当因为仿真不收敛而需要调整所述气隙网格的密度时，各所述部件网格
、
所述仿真重叠区域网格和所述仿真过渡区域网格的密度也能分别随之按预设的方式进行调整
。5.
如权利要求1‑4任一项所述的方法，其特征在于，所述手工划分网格的单元网格的形状为等腰三角形
。6.
如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述气隙模型的网格采用沿径向方向偶数分层的方式进行设置，且网格设置最密
。7.
如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述气隙模型中单元网格的高为
h
，腰为
s
，底为
t
；所述气隙的长度
d
和所述气隙模型中单元网格的高
h
的关系为：所述气隙模型中单元网格的边长的最大值
D
airgap
＝
max(s,t)
，
D
airgap
的取值范围和平均值表达式为：其中，
max(s,t)
表示所述气隙模型中单元网格的最大边长，它是
s

【专利技术属性】
技术研发人员：夏书岳，范欣林，田刚印，
申请(专利权)人：深圳联合飞机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：