maxwell软件快速入门.docx
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maxwell软件快速入门
2快速入门
本章将简要介绍RMxprt的软件环境及操作流程。
2.1Maxwell界面介绍
Maxwellv12中集成了AnsoftMaxwell系列软件中的Maxwell2D,Maxwell3D及RMxprt。
其中Maxwell2D和Maxwell3D是用于有限元(FEM)分析的交互式软件包,能够进行二维和三维电磁场的仿真分析。
由于Maxwell和RMxprt集成在一个界面中,用户可以直接从RMxprt来建立Maxwell2D/3D模型,大大简化了设计过程中的一些繁琐复杂的工作。
2.1.1启动Maxwell
同所有的Windows程序一样,Maxwell可以从开始菜单或Windows的快捷方式启动。
开始菜单及桌面上的快捷方式在安装Maxwell时就已经自动创建。
在默认条件下,Maxwell安装在Ansoft\Maxwell12。
下面是启动Maxwell的两种方法。
1.从Windows的开始菜单启动Maxwell。
点击Start,然后按照图2.1所示的顺序进行选择:
图2.1从Windows开始菜单中启动Maxwell
2..双击Windows桌面上Maxwell12的图标来启动Maxwell
进入Maxwell后,可以看到初始的Maxwell界面包含一个主编辑窗口和几个默认配置窗口,标题栏,菜单栏,工具栏和状态栏,如图2.2所示。
在Maxwell中,用户可以打开多个窗口以显示模型的不同部分。
图2.2Maxwell界面
2.1.2退出Maxwell
像所有的Windows程序一样,有很多种途径来退出Maxwell界面。
1.通过菜单栏的File>Exit命令来退出Maxwell,如图2.3所示。
也可以通过快捷键Alt+F,X。
图2.3通过菜单栏命令退出Maxwell
2.通过标题栏命令Close来退出Maxwell(在标题栏的Maxwell图标上单击鼠标左键),如图2.4所示。
也可以使用快捷键Alt+F4。
图2.4通过标题栏命令退出Maxwell
3.在标题栏点击鼠标右键,在弹出的菜单中选择Close命令来退出Maxwell。
警告:
退出界面前别忘记保存文件。
2.2Maxwell的项目(project)及设计(design)
Maxwell中project是数据文件的一个基本单元,一个project中可以包含一个或多个不同的设计(design),可以是RMxprt的,也可以是Maxwell的。
同一个项目的设计保存在一个数据文件中。
用户可以打开或关闭一个项目,但不能打开或关闭一个设计。
设计可以在项目中添加或删除,也可以从一个项目中复制到另一个项目。
2.2.1创建、删除Maxwell项目
1.用户可以使用菜单栏命令File>New来创建一个新的项目(参考图2.3)。
也可以使用快捷键Ctrl+N。
在项目管理窗口的项目树中创建并列出一个新的项目,如图2.5所示。
默认条件下,该项目被命名为Projectn,n是项目被添加的次序。
项目的相关信息,如材料属性设置等,存储在项目树中对应项目的子目录下。
图2.5创建项目Project2
2.要删除一个项目,用户首先要选择对应的项目文件,然后使用菜单栏命令Edit>Delete。
或使用快捷键Alt+E,D。
在删除项目时,会弹出一个警告对话框,要用户确认删除操作,如图2.6所示。
用户确认后,项目将会在项目树中消失,所有相关项目文件也会被删除。
图2.6弹出对话框以确认删除项目
2.2.2插入一个新的RMxprt设计
1.要插入一个新的RMxprt的设计,用户有两种方式:
1)通过菜单命令Project>InsertRMxprtDesign来插入一个新的RMxprt设计,如图2.7所示。
也可以使用快捷键Alt+P,I。
图2.7通过菜单命令插入一个新的RMxprt设计
2)通过工具栏上RMxprt的命令图标InsertRMxprtDesign插入一个新的RMxprt设计。
选择电机类型,如图2.8所示。
图2.8选择电机类型
2.选择想要的电机类型,然后点击OK
现在界面已经由Maxwell切换到RMxprt,如图2.9所示。
在RMxprt界面中,编辑窗口被称为电机编辑窗口。
需要注意的是RMxprt的界面与最初的Maxwell界面有些不同:
1)菜单栏中多了Machine和RMxprt两项,工具栏中也多了一些按钮;
2)在项目管理窗口中,星号标记的项目表示该项目做过修改或是一个新的RMxprt设计被插入到项目中。
图2.9永磁直流无刷电动机设计的RMxprt界面
2.2.3打开和关闭当前项目
1.要打开已存在的项目,用户有两种途径:
1)通过菜单栏命令File>Open(参考图2.3)来打开已存在的项目。
也可以通过快捷键Ctrl+O。
2)通过工具栏上Open命令对应的图标来打开已存在的项目。
在弹出的Open对话框中选择想要打开的文件夹和项目文件,然后点击Open,如图2.10所示。
图2.10打开名为QuickStart的项目
3)选择菜单栏命令File底部对应的项目文件名来打开最近保存的项目(参考图2.3)。
项目信息出现在项目管理窗口的项目树中,如图2.11所示。
图2.11打开的名为QuickStart的项目
2.关闭已打开的项目:
1)首先选中想要关闭的项目。
2)使用菜单栏命令File>Close(参考图2.3)。
也可以使用快捷键快捷键Ctrl+C。
如果项目已经被修改过,会弹出一个Maxwell的警告对话框让用户确认是否对修改进行保存,如图2.12所示。
图2.12关闭前提示用户是否保存
2.2.4保存当前项目和另存为新的项目
1.保存项目:
1)选择相应的项目
2)使用菜单栏命令File>Save(参考图2.3)。
也可以使用快捷键Ctrl+S。
3)项目以原文件名被保存。
注意:
对新项目而言,File>Save的效果与File>SaveAs相同。
2.另存为新的项目:
1)选择相应的项目
2)使用菜单栏命令File>SaveAs(参考图2.3)。
也可以使用快捷键Alt+F,A。
3)如图2.13所示,在SaveAs对话框中,用户可以使用文件浏览器来查找想要保存文件的路径,修改文件名,选择修改保存文件的类型。
图2.13另存为新的项目
4)点击保存后,弹出的对话框关闭
当用户保存已存在的项目或使用新的文件名或文件类型保存项目后,项目管理窗口的项目树里会显示新项目的信息。
2.2.5RMxprt文件
在Maxwell中创建任意一个项目,其扩展名都为.mxwl,并保存在用户指定的路径下。
任何与该项目相关的文件也都被保存在该路径下。
表2.1中列出了一些通用文件及文件夹类型
表2.1Maxwell或RMxprt的文件及文件夹类型
类型
描述
.mxwl
Maxwell的项目,包含一个或多个RMxprt及Maxwell的设计。
project_name.mxwlresults
项目的结果数据文件夹
design_name.results
设计的结果数据文件夹,保存在project_name.mxwlresults中。
design_name.asol
设计的计算结果。
如果设计没有执行,这个文件的内容为空。
该文件被保存在project_name.mxwlresults文件夹中。
2.3运行RMxprt的例程(BLDC)
让我们一起学习一个永磁直流无刷电机的例程QuickStart,用户可以从中尽快掌握RMxprt的基本功能。
2.3.1打开包含RMxprt例程的项目文件
之前,已经介绍如何打开一个已存在项目。
在这里:
1.点击Start>Programs>Ansoft>Maxwell12>Maxwell12(参考图2.1)从桌面进入Maxwell界面(参考图2.2)。
2.从RMxprt主菜单条中点击File>Open,在Maxwell中打开一个已存在的项目(参考图2.3)。
3.在弹出的Open对话框中,按Maxwell12\Examples\RMxprt\bldc的顺序查找浏览路径(如果用户使用默认安装路径,则在ProgramFiles\Ansoft路径下),保持默认的文件类型.mxwl不变,选定QuickStart(参考图2.10)。
4.点击Open打开项目。
2.3.2查看输入的参数
在这里,用户可以查看该设计的各部分输入数据。
实际设计中,这些是需要用户输入的设计数据。
图2.9中,项目管理窗口为默认设置。
通过拖动其顶部,用户能重新安放其位置,通过拖动其边界,用户能调整其大小,如图2.14所示。
图2.14打开例程项目:
QuickStart
属性窗口也为默认设置,用户可以在里面输入数据。
本例中,输入数据已经设置好了。
2.3.2.1基本性能数据
在项目树中双击Machine图标,显示Properties对话框,查看电机的基本性能(参考图2.14)。
点击电路类型按钮后,电路类型窗口中会显示相应的电路,如图2.15所示。
图2.15电路类型
用户可以选择相应的6种电路类型:
1.Y3:
Y型,三相
2.L3:
环型,三相
3.S3:
星型,三相
4.C2:
十字型,两相
5.L4:
环型,四相
6.S4:
星型,四相
当鼠标指向一种电路类型时,会显示该类型电路的示意图,如图2.16所示。
a.Y型,3相
b.环型,3相
c.星型,3相
d.十字型,2相
e.环型,4相
f.星型,4相
图2.16电路类型
点击OK或者Cancel,关闭电路类型窗口。
2.3.2.2电路数据
用户可以直接在固定的属性窗口中编辑数据,也可以浮动的属性窗口中编辑数据,如图2.17所示。
双击对应属性的图标,便可以加载浮动的属性窗口。
浮动属性窗口与固定属性窗口间的区别为:
1.浮动窗口提供了更多的细节信息,例如所有条目的描述。
2.更改固定属性窗口中的参数,电机编辑窗口中显示的几何结构会随之实时刷新。
而当用户编辑浮动窗口中的数据时,他们只有在点击OK按钮后才会更新。
3.浮动窗口中所有修改都被当作一个操作。
撤销操作会取消一个浮动窗口中所作的所有修改。
下面,我们将使用浮动窗口查看输入的数据。
双击图标Machine>Circuit,弹出如图2.17所示的电路数据的属性窗口。
图2.17电路数据
2.3.2.3定子数据
双击图标Machine>Stator,弹出如图2.18所示的定子数据的属性窗口。
图2.18定子及槽数据
点击SteelType属性的按钮会显示详细的材料信息。
点击Material项,会显示各种可用的材料,如图2.19所示。
图2.19钢材类型
点击OK或Cancel以关闭材料选择的窗口,返回到属性窗口。
点击槽型选择的按钮,显示槽型选择的窗口,如图2.20所示。
图2.20槽型
一共有六种对应槽型供选择,此时有4个可用和2个不可用。
当用户把鼠标移到槽型上,会显示对应槽型的外形轮廓及尺寸变量,如图2.21所示。
a.类型1
b.类型2
c.类型3
d.类型4
e.类型5
f.类型6
图2.21槽型
点击OK或Cancel以关闭槽型选择窗口。
2.3.2.3.1定子槽型数据
双击图标Machine>Stator>Slot,弹出定子槽型属性窗口,如图2.22所示。
图2.22槽型尺寸
2.3.2.3.2定子绕组数据
双击图标Machine>Stator>Winding,弹出定子绕组属性的窗口,如图2.23所示。
图2.23定子绕组数据
点击绕组类型的按钮弹出绕组类型的窗口,如图2.24所示。
图2.24定子绕组类型
三个按钮分别对应单层或双层的三种绕组类型。
当用户把鼠标移动到绕组类型上时,会显示对应绕组类型的示意图,如图2.25所示。
a.用户自定义单层绕组
b.单层全极式绕组
c.单层半极式绕组
d.用户自定义双层绕组
e.双层全极式绕组
f.双层半极式绕组
图2.25绕组类型
点击OK或Cancel,关闭绕组类型窗口。
点击导线型号按钮会显示导线信息窗口,包含导线的单位、线型、直径(如为0,软件会自动设计)和规格,如图2.26所示。
图2.26导线数据
点击OK或Cancel,退出导线信息对话框
在属性窗口中点击卷标End/Insulation,对应的表单中包含绕组端部和绝缘层数据,如图2.27所示。
图2.27绕组端部及绝缘数据
2.3.2.4转子数据
双击Machine>Rotor图标,弹出转子属性的窗口,如图2.28所示。
图2.28转子数据
点击SteelType属性的按钮会显示详细的材料信息。
点击Material项,会显示各种可用的材料,参考2.19所示。
点击OK或Cancel关闭材料属性窗口。
点击转子类型的按钮,显示磁极类型的窗口,如图2.29所示。
图2.29磁极类型
5个按钮对应5种可选择的磁极类型,如图2.30所示。
当用户把鼠标移到一种磁极类型上时,相应磁极外形轮廓的会显示出来。
a.类型1
b.类型2
c.类型3
d.类型4
e.类型e5
图2.30磁极类型
点击OK或Cancel以关闭磁极类型的窗口。
2.3.2.4.1转子磁极数据
如图2.31所示,双击图标Machine>Rotor>Pole以弹出转子磁极属性的窗口。
图2.31磁极数据
点击磁性材料类型属性的按钮会显示详细的选择窗口。
点击卷标Material(参考图2.19),会显示各种可用的材料。
点击OK或Cancel以关闭选择材料的窗口。
2.3.2.5转轴数据
双击图标Machine>Shaft,弹出转轴属性的窗口,如图2.32所示。
图2.32转轴数据
2.3.2.6查看几何结构和绕组布局
RMxprt会根据输入数据,动态显示电机的几何结构和绕组布局。
1.当在项目树中选中图标Machine时,电机编辑窗口会自动显示定子与转子的外形轮廓图(参考图2.14)。
2.当在项目树中选中图标Machine>Stator时,电机编辑窗口会自动显示定子的外形轮廓图。
3.当在项目树中选中图标Machine>Rotor时,电机编辑窗口会自动显示转子的外形轮廓图。
4.当在项目树中选中图标Machine>Stator>Winding时,电机编辑窗口会自动移动到卷标WindingEditor上,并显示绕组在槽中的分布及连接情况,如图2.33所示。
用户在绕组分布图上点击右键,在弹出的面板中选择“Connectallcoils”,便可以显示绕组的连接情况。
如果用户在一个槽上点击右键,可以选择“Connectone-phasecoils”或“Connectonecoil”。
图2.33绕组数据
2.3.2.7设置模型单位制
在RMxprt中,电磁量、功率和能量都是采用的公制单位,转速单位采用rpm。
机械量既能采用米制也能采用英制,如图2.34所示。
用户可以使用菜单栏命令Machine>Units改变单位制,或是在RMxprt界面中使用快捷键Alt+M,U。
图2.34改变单位制
如图2.35所示,用户可以在单位制的下拉菜单中选择相应的单位制。
图2.35选择单位
用户有两种选择:
1.mm:
公制单位制
2.in:
英制单位制
当单位制被修改后,用户需要制定修改将如何作用于模型上:
1.选中Rescaletonewunits:
根据新单位制从新调整数据。
例如,选择inches(in)作为新的计量单位后,25.4毫米(mm)变为25.4in。
2.取消Rescaletonewunits(默认):
根据新单位制转化数值,而不改变其实际大小。
例如,选择in作为新的计量单位后,25.4mm变为1in。
点击OK或Cancel以关闭模型单位制对话框,并将新单位制应用于模型。
2.3.3求解
2.3.3.1添加、删除和修改解算计划
2.3.3.1.1添加解算计划
在设计中添加求解计划来定义电机的运行方式数据,用户可以在一个设计中定义多个解算计划。
用户有两种途径在设计添加解算计划。
1.通过菜单栏命令添加解算计划:
1)在项目树中选择一个设计。
2)点击RMxprt>AnalysisSetup>AddSolutionSetup…,如图2.36所示
图2.36通过菜单命令添加解算计划
2.通过右键菜单添加解算计划:
1)在项目管理窗口的项目树中右键点击Analysis。
2)在弹出的菜单中点击AddSolutionSetup…,如图2.37所示
图2.37通过右键菜单添加解算计划
添加求解计划后,弹出求解计划对话框,如图2.38所示。
图2.38求解计划对话框
求解对话框中包含两个卷标:
1.General:
1)OperationType:
运行状态。
如果可选,用户可以选择相应的电机运行模式:
a.Motor(电动机)
b.Generator(发电机)
2)LoadType:
负载类型。
a.对于电动机,可以是以下几种形式:
a)ConstSpeed(恒速)
b)ConstPower(恒功率)
c)ConstTorque(恒转矩)
d)LinearTorque(线型转矩)
e)FanLoad(风扇负载)
b.对于发电机,可以是以下几种形式:
a)InfiniteBus(理想电网)
b)IndependentGenerator(独立的发电机)
3)RatedOutputPower:
额定输出功率,并在下拉菜单中选择单位。
4)RatedVoltage:
额定电压,并在下拉菜单中选择单位。
5)RatedSpeed:
额定转速,并在下拉菜单中选择单位。
6)OperatingTemperature:
运行温度,并在下拉菜单中选择单位。
2.对于卷标machinetype,如果可用,其选项与所选电机类型相关。
例如:
1)3PhaseInductionMotor:
三相感应电动机
a.在Frequency编辑栏中填写频率,并在下拉菜单中选择单位。
b.WindingConnection:
绕组连接形式
a)Wye:
Y型连接
b)Delta:
三角形连接
2)PhaseSynchronousMachine:
同步电机
a.RatedPowerFactor:
额定功率因数。
b.WindingConnection:
绕组连接形式
a)Wye:
Y型连接
b)Delta:
三角形连接
c.ExciterEfficiency:
励磁效率。
d.ExcitingCurrent:
励磁电流,并在下拉菜单中选择单位。
3)BrushlessDCMotor:
无刷直流电动机中machinetype不可用。
用户根据所选电机类型,填写相关设置,点击OK关闭SolutionSetup对话框。
用户可以在项目管理窗口的项目树中继续添加解算计划,如图2.39所示。
图2.39添加第二个解算计划
2.3.3.1.2删除解算计划
用户有两种途径来删除一个解算计划:
1.在项目树中选择对应的解算计划,然后在工具栏中点击Erase命令。
2.在项目树中选择对应的解算计划,点击菜单栏命令Edit>Delete,或使用快捷键Alt+E,D,如图2.40所示。
图2.40菜单栏命令Edit>Delete
2.3.3.1.3修改解算计划
创建一个解算计划后,如需要修改,在项目树中的Analysis下右键点击想要修改的计划(例如,Setup1)。
在弹出的快捷菜单中点击Properties,如图2.41所示,用户就可以在打开的解算计划对话框中进行修改了。
用户也可通过双击该计划来打开对话框。
图2.41解算计划数据
2.3.3.2求解解算计划
在分析一个设计项目以前,用户可能需要检验所有数据的有效性。
点击RMxprt>ValidationCheck(参考图2.36)来确保所有的数据都已经被有效设置,如图2.42所示。
点击Close关闭弹出的窗口。
如果某一项设置没有通过检验,ValidationCheck窗口中会出现诊断信息,用来帮助解决相关问题。
图2.42模型检查
模型通过检查后,点击RMxprt>AnalyzeAll(参考图2.36),进行求解。
Progress窗口会显示分析过程情况,如图2.43所示。
图2.43消息窗口
2.3.3.3查看设计数据
用户完成一个设计分析后,可以查看分析结果数据。
点击RMxprt>Results>SolutionData打开如图2.44所示的Solutions窗口,查看设计结果数据。
图2.44设计结果数据
Solutions窗口中包含四个卷标:
1.用户可以在SolutionData中查看设计结果数据。
在下拉的Data菜单中用户可以选择以下几项(参考图2.44):
1)FullLoadOperation:
满载运行
2)MaterialConsumption:
材料用量
3)NoLoadOperation:
空载运行
4)PermanentMagnet:
永磁体
5)RotorData:
转子数据
6)StatorSlot:
定子槽型
7)StatorWinding:
定子绕组
8)SteadyStateParameters:
稳态参数
2.Parameter参数
因为没有预定义参数,该项无内容。
3.DesignSheet:
设计单。
在一个表单中包含了所有的设计结果数据,如图2.45所示。
设计结果数据由以下几部分构成:
图2.45设计单
1)GENERALDATA(主要性能数据)
2)STATORDATA(定子数据)
3)ROTORDATA(转子数据)
4)PERMANENTMAGNETDATA(永磁体数据)
5)MATERIALCONSUMPTION(材料用量)
6)STEADYSTATEPARAMETERS(稳态参数)
7)NO-LOADMAGNETICDATA(空载磁路数据)
8)FULL-LOADDATA(满载数据)
9)WINDINGARRANGEMENT(绕组排布)
10)TRANSIENTFEAINPUTDATA(瞬态有限元输入数据)
4.用户可以在Curves中查看预定义的性能曲线,如图2
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