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1、2012ANSYS,Inc.October23,20121 ANSYS机电产品之 电机设计专家工具-RMxprt ANSYSChina 庄百兴庄百兴 2012ANSYS,Inc.October23,20122 ANSYS虚拟的“V”模型设计理念 2012ANSYS,Inc.October23,20123 RMxprt V15 RMxprt特点特点 操作简洁操作简洁 计算速度快计算速度快 可参数化和优化分析可参数化和优化分析 可分析可分析19种电机种电机 一键创建一键创建Maxwell2D/3D有限元模型有限元模型 一键创建一键创建Simplorer控制模型控制模型 2012ANSYS,Inc.
2、October23,20124 RMxprt 电机设计专家 19种电机类型种电机类型轴向磁场电机轴向磁场电机 调速运行永磁同步电机调速运行永磁同步电机 发电机、电动机发电机、电动机 永磁无刷直流电机永磁无刷直流电机 爪极发电机爪极发电机 电励磁直流电机电励磁直流电机 发电机、电动机发电机、电动机 通用旋转电机（双馈发电机）通用旋转电机（双馈发电机） 电动机、风力发电机电动机、风力发电机 自起动三相永磁同步电机自起动三相永磁同步电机 永磁直流电机永磁直流电机 单相感应电机单相感应电机 开关磁阻电机开关磁阻电机 三相感应电机三相感应电机 三相隐极同步电机三相隐极同步电机 发电机、电动机发电机、电动
3、机 三相凸极同步电机三相凸极同步电机 发电机、电动机发电机、电动机 通用通用/串激电机串激电机 2012ANSYS,Inc.October23,20125 电机类型：如 轴向磁场电机电机类型：如 轴向磁场电机 永磁转子或者交流绕线转子永磁转子或者交流绕线转子 定子单边或者双边结构定子单边或者双边结构 2012ANSYS,Inc.October23,20126 Machine Setup Source type: DC Structure: Inner Rotor Stator type: SLOT_AC (with position control) Rotor type: PM_INTERI
4、OR 电机类型：如电机类型：如 IPMBLDC电机电机 2012ANSYS,Inc.October23,20127 Machine Setup Source type: AC/DC Structure: Inner Rotor Stator type: SLOT_AC (without position control) Rotor type: PM_INTERIOR 电机类型：如电机类型：如 IPMASSM电机电机/发电机发电机 2012ANSYS,Inc.October23,20128 Source TypeAC DC StructureInner Rotor Outer Rotor Ax
5、ial-Flux Rotor Stator TypeSLOT_AC SLOT_AC1; SALNT_POLE; SALNT_SHAD; SALNT_DCM; NONS_SLOT; PM_SURFACE; PM_INTERIOR; PM_CLAW; AXIAL_AC; AXIAL_PM Rotor TypeSLOT_AC SLOT_DC; SLOT_CAGE; SALNT_POLE; NONS_SLOT; NONS_RELU; PM_SURFACE; PM_INTERIOR; PM_CLAW; AXIAL_AC; AXIAL_PM; AXIAL_DC; AXIAL_CAGE 电机类型：如 通用旋
6、转电机电机类型：如 通用旋转电机GRM 2012ANSYS,Inc.October23,20129 Stator / Rotor Types Source Type Position Sensor Machine Type Operation Type Solution SLOT_AC / SLOT_AC ACYesDFIGGeneratorFull SLOT_AC / PM_INTERIOR DCYesBLDCMotorPartial (Full in V16) AC / DCNoASSMMotorPartial (Full in V16) ACNoASSMGeneratorPartial
7、AXIAL_AC / AXIAL_PM DCYesBLDCMotorFull AC / DCNoASSMMotorFull ACNoASSMGeneratorPartial 电机类型：如 通用旋转电机电机类型：如 通用旋转电机GRM及研发及研发 2012ANSYS,Inc.October23,201210 当今产品研发差异化日益趋于异同； 针对用户需求开发功能 您的电机类型不在上述之列 2012ANSYS,Inc.October23,201211 Double-Fed Induction Generators (DFIG): Variable frequency excitations Max
8、imum power point tracking (MPPT) Universal Operating Modes: Motors Generators (wind-power generators) Machine Type: Wound Rotor Induction Machine 针对用户需求开发功能 如：绕线转子感应电机（双馈风力发电机） 2012ANSYS,Inc.October23,201212 针对用户需求开发的功能 绕线转子感应电机（双馈风力发电机） 2012ANSYS,Inc.October23,201213 输入定子数据输入定子数据输入槽型输入槽型输入绕组输入绕组输入转
9、子输入转子输入求解数据输入求解数据 快速设计和方案优选快速设计和方案优选 操作简单操作简单 计算速度快计算速度快 可参数化和优化分析可参数化和优化分析 2012ANSYS,Inc.October23,201214 快速设计和自动设计快速设计和自动设计 每槽线匝数和线径自动设计每槽线匝数和线径自动设计 槽型尺寸部分自动设计槽型尺寸部分自动设计 2012ANSYS,Inc.October23,201215 Cogging Torque Efficiency Current Power EMF 快速输出结果报告和方案优选快速输出结果报告和方案优选 0.005000.0010000.0015000.0
10、0 RSpeed rpm 0.00 10000.00 20000.00 30000.00 40000.00 50000.00 60000.00 70000.00 80000.00 90000.00 OutputTorque FootPounds Ansoft Corporation3_FreqSweep XY Plot 1 Curve Info OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=1 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=1.5 OutputTorque Setup1 : Perfor
11、mance ScaleFactor=2 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=2.5 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=3 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=3.5 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=4 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=4.5 OutputTorque Setup1 : Performance
12、ScaleFactor=5 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=5.5 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=6 OutputTorque Setup1 : Performance ScaleFactor=6.5 OutputTorque Setup1 : Performance 2012ANSYS,Inc.October23,201216 RMxprt自带自带OPT优化模块优化模块 2012ANSYS,Inc.October23,201217 RMxprt输出报告到自定义的Excel
13、表格 2012ANSYS,Inc.October23,201218 Outer-Rotor and Inner-Rotor Structure 支持内转子或外转子结构支持内转子或外转子结构 2012ANSYS,Inc.October23,201219 支持转子或者定子斜槽结构支持转子或者定子斜槽结构 2012ANSYS,Inc.October23,201220 支持多种运行模式支持多种运行模式 如：单相电机有四种运行模式： 电容运转模式、电容起动模式、电容运转电容起动、电阻起动模式 如：单相电机有四种运行模式： 电容运转模式、电容起动模式、电容运转电容起动、电阻起动模式 2012ANSYS,I
14、nc.October23,201221 Various Core Types 支持多种永磁电机转子结构支持多种永磁电机转子结构 2012ANSYS,Inc.October23,201222 Slot Types 支持多种槽型：6种基本槽型支持多种槽型：6种基本槽型 2012ANSYS,Inc.October23,201223 Radius Start Width Start Width End Width Height Start Width End Width 八种基本槽型元素 的任意组合 槽型编辑器槽型编辑器 Radius Start Width Radius Start Width 对称
15、或者 非对称槽型 扩展现有扩展现有 六种基本槽型基本槽型 槽型编辑器：允许对槽型编辑器：允许对6种基本槽型修改种基本槽型修改 2012ANSYS,Inc.October23,201224 支持自动绕组排列 2012ANSYS,Inc.October23,201225 支持自定义绕组编辑 2012ANSYS,Inc.October23,201226 Wire Library for Both ANSI and IEC IEC R20/R40方线 IEC R20/R40 Grade 1/2/3 Film 圆线 ANSI Single/ Heavy/ Triple/ Quad Film 圆线 ANS
16、I方线 自带导线库和材料库 2012ANSYS,Inc.October23,201227 自带导线库和材料库 2012ANSYS,Inc.October23,201228 自带导线库和材料库 2012ANSYS,Inc.October23,201229 支持用户自定义非线性材料库 2012ANSYS,Inc.October23,201230 支持用户自定义永磁材料并共享材料库 LT feijing.ssf 共享材料库 2012ANSYS,Inc.October23,201231 灵活的灵活的User Defined Data（UDD） 2012ANSYS,Inc.October23,20123
17、2 Description Parameters for solid rotor induction motor Partial solutions for Maxwell 2D/3D designs SolidCore = 1 for solid rotor; = 0 for original defined rotor SleeveThick: thickness of the copper sleeve (mm) Format and Default Value SolidCore0 SleeveThick0 Machine Types Supported Generic Rotatin
18、g Machine: IPM Core UDD应用：感应电机带套筒实心转子 2012ANSYS,Inc.October23,201233 RMxprt特色核心技术：一键有限元 2012ANSYS,Inc.October23,201234 根据模型的周期性，自 动生成计算周期最小的 参数化几何模型 根据模型的周期性，自 动生成计算周期最小的 参数化几何模型 自动赋材料属 性，设置永磁 体的充磁方向， 考虑通风沟、 叠压系数的影 响 自动赋材料属 性，设置永磁 体的充磁方向， 考虑通风沟、 叠压系数的影 响 自动设置运动边界条件自动设置运动边界条件 自动设置主从边界条件自动设置主从边界条件 自动设
19、置绕组，激励，自动设置绕组，激励， 外电路外电路 自动剖分设置自动剖分设置 自动求解和输出设置自动求解和输出设置 RMxprt特色核心技术：一键有限元 2012ANSYS,Inc.October23,201235 完全的材料属性设置 (包括充磁方向和硅钢片 的叠压方向 包括充磁方向和硅钢片 的叠压方向) 自动创建几何模型 自动选择端部连接形式 选择计算周期最小的主从边界调节 以及轴向对称边界调节 完全的激励设置 （包括外电路设置） 完全的完全的 Maxwell3D 有限元模型 建立 有限元模型 建立 RMxprt特色核心技术：一键有限元 2012ANSYS,Inc.October23,2012
20、36 Maxwell Design Creation: 2D geometry creation by scripts 3D geometry creation by scripts For All Machine Types: Magnetic circuit solution for teeth Slot leakage inductance computation Support Edited Slot Type in RMxprt Solvers 求解算法支持自定义槽型求解算法支持自定义槽型 一键有限元：支持自定义槽型模型 2012ANSYS,Inc.October23,201237
21、RMxprt特色核心技术：一键有限元 2012ANSYS,Inc.October23,201238 0.001.002.003.004.005.006.007.008.00 Tim e s -3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 Y1 NewtonMeter A ns oft CorporationPMSM_CT_V erify Cogging Torque 0.1402 2.2271 0.4354 0.5877 MX2: 5.4031 MX1: 0.6379 Curv e Inf o Optimized Design Setup1 : Transient
22、Moving1.Torque Imported Nominal Design 0.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00 Time ms -5.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 Y1 NewtonMeter Ansoft LLCMaxwell2D_vload_lXY Plot 3 ANSOFT Curve Info Moving1.Torque Setup1 : Transient -Moving1.LoadTorque Setup1 : Transient 一键求解电磁场有限元一键求解电磁场有限元 一键有限元优势!
23、2012ANSYS,Inc.October23,201239 A B C N ROT1 ROT2 ASSM + speed 0 A IA A IB A IC + V 0 PWM_APWM_BPWM_C E1 E2 0 SPICE_D1 SPICE_D2 SPICE_D3 SPICE_D4 SPICE_D5 SPICE_D6 SPICE_D7 SPICE_D8 SPICE_D9 SPICE_D10 SPICE_D11 SPICE_D12 S1 S2 S3 S4 S5 S6 自动创建Simplorer电路模型 2012ANSYS,Inc.October23,201240 Simplorer + RMxprt 2012ANSYS,Inc.October23,201241 Maxwell 2-D/3-D Electromagnetic Components Simplorer System Design PP := 6 ICA: A A A GAIN A A A GAIN A JPMSYNCIA IB IC Torque JPMSYNCIA IB IC Torque D2D RMxprt Motor Design RMxprt系统系统 Model order Reduction Co-simulation 2012ANSYS,Inc.October23,201242 谢谢谢谢