JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程.doc

JMAG Designer 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JMAG Designer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JMAG Designer软件自带的Geometry Editor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ACIS SAT Files(.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Solid Model，选择New Study下的Eigenmode Analysis，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Create New Material。如下图：此时会弹出材料编辑对话框，修改名字为steel_structural，点击Machanical Properties，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Youngs Modelus中填入210000，在Poissons Rati中填入0.3，点击OK。如下图：此时在右侧的Toolbox栏下Materials下Customer Material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view mesh，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Number of Eigenvalues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Run Active Case，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Nodal Force，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Shew the Graph Manager，如下图：点击选中Force（Absolute）数据，点击Transform，选择Fourier Transform，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Solid Model，选择New Study下的Frequency Analysis，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Electromagnetic Force，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Magnetic Field Analysis File中导入电磁分析结果文件Designer.jplot，在Start Step和End Step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_11文件夹，打开IPM Analysis3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Sound Pressure，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Number of Steps中填入60，在Frequency Interval中填入200，点击OK。如下图：右键点击Study，选择Run Active Case，开始计算。如下图：