JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程.docx

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JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程

JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程

1.设定软件单位制

打开JMAGDesigner软件，选择Tools菜单下的Preferences,如下图：

会跳出如下图对话框，选择左侧的Units，右侧出现的既是软件目前的单位制，如果和您的模型的单位制有差别，可以电机右侧的Edit按钮修改软件的单位制。

2.建模

用户可以在JMAGDesigner软件自带的GeometryEditor中建模，也支持多种3D格式的图形直接导入，本例采用直接从外部导入.sat格式3D图形的方式。

选择File菜单下的Open，如下图：

或者直接点击下图中所示的快捷键，如下图：

会弹出如下图对话框，在文件类型中选择ACISSATFiles（.sat），选中要导入的图形文件。

图形导入后效果，如下图：

在做结构分析时，主要的分析对象是电机的定子铁芯，考虑的是铁心受到的电磁力，所以这里对模型进行了简化，只保留定子铁芯。

在上方菜单栏中点击Save，保存。

如下图：

3.前处理

做结构分析时，一般分两步：

模态分析和频域分析。

模态分析是分析模型本身的固有振动频率，频域分析是分析模型受电磁力后的振动频率，这两个频率将影响到电机的噪声情况。

在左侧树形图中右键点击SolidModel，选择NewStudy下的EigenmodeAnalysis，建立一个模态分析的Study。

如下图：

赋材料属性

在右侧的Toolbox栏下Materials里是软件的材料库，在做结构场分析时，需要用户自己创建材料，左键点击CreateNewMaterial。

如下图：

此时会弹出材料编辑对话框，修改名字为steel_structural，点击MachanicalProperties，在做结构分析时，需要给出材料的密度、杨氏模量和泊松率。

此例给出的是大概值，并非精确值。

在Density下的Constant中填入7850，在Young’sModelus中填入210000，在Poisson’sRati中填入0.3，点击OK。

如下图：

此时在右侧的Toolbox栏下Materials下CustomerMaterial中会出现刚刚创建的steel_structural，如下图：

左键按住steel_structural，拖动鼠标到电机定子铁芯松开，如下图：

同样方法将定子其他部分都赋予材料。

在上方菜单栏中点击Save，保存。

如下图：

设置计算条件

在屏幕右侧Toolbox栏下方，点击Conditions。

首先设置电机的固定条件，此例中假定固定定子铁芯的一侧端面，左键按住Constraint，鼠标拖动到定子端面松开，如下图：

此时屏幕左边会出现如下设置界面：

条件设置好的效果如下：

4.剖分和设置计算阶数

在左侧树形图Study下右键点击Mesh，选择Generate，如下图：

剖分完成后，点击上方菜单中的viewmesh，如下图：

可以看到剖分结果，如下图：

设置计算固有频率的阶数。

在左侧树形图中右键点击Study，选择Properties，如下图：

此时会弹出对话框，在NumberofEigenvalues中填入10，点击OK。

计算到10阶固有频率。

如下图：

在上方菜单栏中点击Save，保存。

如下图：

5.计算求解

在左侧树形图中右键点击Study，选择RunActiveCase，如下图：

开始计算求解。

6.计算结果

计算完成后，界面左上角即为模型的固有振动频率，本例的一阶固有频率为10360Hz。

如下图：

拉动上方的拉条，可以得到其他阶次的固有频率。

7.加载电磁力数据分析受力变形及噪音

首先需要在电磁分析时设置计算电磁力的条件。

在电磁分析的中，左键按住Conditions里Output下Force下的NodalForce，鼠标拖动到定子上松开，如下图：

此时屏幕左侧会出现设置界面，直接点击OK。

如下图：

这样在完成电磁计算时，电磁计算的结果中将包含定子受力的数据。

如此便可在做结构分析时耦合电磁分析的受力数据。

受力的矢量图如下图：

对电磁力数据进行FFT变换，得到电磁力的频率。

在上方菜单栏中点击ShewtheGraphManager，如下图：

点击选中Force（Absolute）数据，点击Transform，选择FourierTransform，如下图：

可到到电磁力的FFT变化结果，可以看到电磁的频率大约为200Hz。

如下图：

以上是在电磁分析中的操作。

下面回到结构分析中，在左侧树形图中右键点击SolidModel，选择NewStudy下的FrequencyAnalysis，建立一个频域分析的Study。

如下图：

赋材料和设置固定条件与模态分析时的设置方法相同，完成这两步后，需要耦合电磁分析的受力数据。

左键按住ElectromagneticForce，鼠标拖动到定子铁芯松开，如下图：

此时屏幕左侧出现设置界面，选中全部的定子铁芯，在MagneticFieldAnalysisFile中导入电磁分析结果文件Designer.jplot，在StartStep和EndStep中填入电磁分析的起始步和结束步。

Designer.jplot这个文件是软件生成的计算结果文件，名字是软件命名的，是固定不变的。

在电磁计算的jfile文件夹下，例如我的电磁仿真文件是example-2d-ipm.jproj，

则在打开example-2d-ipm.jfiles文件夹，

打开Untitled_1`1文件夹，

打开IPMAnalysis`3文件夹，

打开Case1文件夹，

Designer.jplot文件就存在于这个文件夹下。

设置计算噪音的条件。

左键按住SoundPressure，拖到定子铁芯上松开，如下图：

此时屏幕左侧会出现设置界面，选择定子铁芯的外表面和两个端面，在Circumferential和Latitudinal中都填入10，点击OK。

如下图：

设置好的效果如下图：

剖分设置与模态分析相同。

设置计算步长。

右键点击Study，选择Properties，如下图：

此时弹出对话框，在NumberofSteps中填入60，在FrequencyInterval中填入200，点击OK。

如下图：

右键点击Study，选择RunActiveCase，开始计算。

如下图：