موتور مگنت دائمی به صورت دو بعدی

موتور مگنت دائمی به صورت دو بعدی

PDF

موتور مگنت دائمی به صورت دو بعدی
معرفی
این مدل آموزشی نشان می دهد که چگونه می توان یک شبیه سازی موتور آهنربای دائم سه فاز را به صورت دو بعدی، با استفاده از قطعات موتور موجود در کتابخانه قسمت ماژول AC/DC راه اندازی کرد. این مدل از سه مطالعه تشکیل شده است. ابتدا، یک مطالعه ثابت با استفاده از روش Arkkio برای محاسبه گشتاور روتور، مشکل را با جریان مستقیم، از طریق دهانه زاویه ای یک جفت قطب، حل می کند. سپس، با مشخص کردن زاویه مکانیکی اولیه برای تولید حداکثر گشتاور، یک مطالعه گذرا مسئله وابسته به زمان را برای یک دوره الکتریکی کامل حل می‌کند و نتایج را برای موج گشتاور و چگالی شار مغناطیسی شعاعی محاسبه می‌کند. در نهایت، با استفاده از نتایج حاصل از مطالعه گذرا، چگالی تلفات در آهن استاتور با مطالعه حوزه فرکانس محاسبه می‌شود.
مدل سازی
این مدل به صورت دو بعدی تنظیم شده است و مقطع را روی محور چرخشی موتور PM شبیه سازی می کند. معادله مربوطه است
که در آن A پتانسیل بردار مغناطیسی است که چگالی شار مغناطیسی را تعریف می کند  =  ∇ ×  A ، J چگالی جریان و μ نفوذپذیری مغناطیسی است. این معادله فقط برای مولفه برداری خارج از صفحه حل می شود، که به این معنی است که جریان های درون صفحه و میدان های مغناطیسی خارج از صفحه نادیده گرفته می شوند. این یک فرض موجه برای مدل دو بعدی است که تا حد زیادی مشکل را ساده و پایدار می کند.
اشیاء روتور و استاتور جداگانه به عنوان یک مجموعه ساخته می شوند و چرخش نسبی بین روتور و استاتور توسط گره دامنه چرخشی از ویژگی مش متحرک ، که شامل تمام اثرات حرکت نسبی بین قطعات است، انجام می شود. دامنه ها در فیزیک از طریق شرایط مرزی در مرز جفت پیوستگی، که در شکاف هوایی بین آنها قرار دارد، به هم متصل می شوند. این جفت پیوستگی امکان ناپیوستگی مش در سراسر مرز را فراهم می کند که در آن متغیرها می توانند بین دو مش مستقل درون یابی شوند و از تداوم در پتانسیل بردار مغناطیسی اطمینان حاصل شود.
گشتاور با ویژگی Arkkio Torque Calculation محاسبه می‌شود ، که به طور خودکار در دامنه شکاف هوا در مجاورت جفت پیوستگی اعمال می‌شود. تلفات در روتور و آهن استاتور با استفاده از زیرگره محاسبه تلفات و مطالعه تلفات زمان تا فرکانس محاسبه می شود . در سیم پیچ ها، تلفات اهمی است، در حالی که تلفات در آهن با مدل تلفات Steinmetz محاسبه می شود.
نتایج و بحث
هدف از مطالعه اول یافتن زاویه مکانیکی اولیه است که حداکثر گشتاور را روی روتور ایجاد می کند. همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود، جارو پارامتری زاویه اولیه منحنی را نشان می دهد که دو حد را نشان می دهد: یکی مربوط به گشتاور شتاب دهنده، و دیگری مربوط به کاهش سرعت در جهت چرخش در خلاف جهت عقربه های ساعت است. برای حداکثر گشتاور شتاب دهنده، اولی برای زاویه اولیه انتخاب می شود. مطالعه گذرا بعدی چرخش همزمان میدان استاتور و روتور را حل می کند. شکل 2 موج گشتاور روتور را به عنوان تابعی از زمان برای یک دوره الکتریکی ترسیم می کند. در نهایت، مطالعه تلفات زمان تا فرکانس، چگالی تلفات را با استفاده از نتایج مطالعه گذرا قبلی محاسبه می‌کند.شکل 4 چگالی تلفات حاصل را در استاتور و همچنین آهن روتور نشان می دهد.
شکل 1: گشتاور روتور به عنوان تابعی از زاویه مکانیکی اولیه رسم شده است.
شکل 2: گشتاور روتور به عنوان تابعی از زمان برای یک دوره کامل الکتریکی رسم شده است.
شکل 3: چگالی شار مغناطیسی شعاعی در برابر طول قوس مرز جفت پیوستگی، برای زمان t = 0 رسم شده است.
شکل 4: افت چگالی در موتور.
مسیر کتابخانه برنامه: ACDC_Module/Devices,_Motors_and_Generators/pm_motor_2d_introduction
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی  Model  Wizard کلیک کنید .
مدل جادوگر
1
در پنجره Model  Wizard روی  2D کلیک کنید .
2
در درخت Select  Physics ، AC/DC>Electromagnetics  and  Mechanics>Rotating  Machinery,  Magnetic  (rmm) را انتخاب کنید .
3
روی افزودن کلیک کنید .
4
 روی مطالعه کلیک کنید .
5
در درخت انتخاب  مطالعه ، General  Studies>Stationary را انتخاب کنید .
6
 روی Done کلیک کنید .
هندسه 1
با تعیین تعدادی از پارامترهای کلی که در مدل استفاده خواهند شد، شروع کنید.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Global  Definitions روی Parameters  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
اصطلاح
ارزش
شرح
L
200[mm]
0.2 متر
ضخامت موتور خارج از صفحه
گرما_the
0 [درجه]
0 راد
زاویه الکتریکی اولیه
Np
10
10
تعداد قطب ها
Ns
12
12
تعداد اسلات ها
w_rot
600 دور در دقیقه
10 1/s
سرعت چرخش
f_el
w_rot*(Np/2)
50 1/s
فرکانس الکتریکی
I0
10[A]
10 A
اوج جریان
Nturn
10
10
تعداد چرخش سیم در شکاف
ff_slot
0.8
0.8
فاکتور پر کردن اسلات
در مرحله بعد، موتور را با استفاده از قطعات روتور و استاتور از کتابخانه قطعات هندسی بسازید. قطعات را مقداردهی اولیه کنید و انتخاب هایی را که از قبل تعریف شده اند علامت بزنید تا تخصیص خواص مواد و جهت مغناطیسی راحت باشد.
کتابخانه های بخش
1
در نوار ابزار Home ، روی  Windows کلیک کنید و Part  Libraries را انتخاب کنید .
2
در پنجره Part  Libraries ، AC/DC  Module>Rotating  Machinery  2D>Rotors>Internal>surface_mounted_magnet_internal_rotor_2d را در درخت انتخاب کنید .
3
 روی افزودن  به  هندسه کلیک کنید .
هندسه 1
روتور داخلی – آهنرباهای نصب شده در سطح 1 (pi1)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1)>Geometry  1 روی Internal  Rotor  –  Surface  Mounted  Magnets   (pi1) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای نمونه قسمت  ، قسمت پارامترهای ورودی را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
اصطلاح
ارزش
شرح
تعداد_قطب ها
Np
10
تعداد قطب های مغناطیسی در روتور
تعداد_قطبهای_مدل شده
Np
10
تعداد قطب های مغناطیسی موجود در هندسه
4
برای گسترش بخش Domain  Selections کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
نگاه داشتن
فیزیک
کمک به
شفت
هیچ یک
آهن روتور
هیچ یک
آهنرباهای عجیب و غریب
هیچ یک
حتی آهنربا
هیچ یک
آهنرباهای روتور
هیچ یک
دامنه های جامد روتور
هیچ یک
هوای روتور
هیچ یک
همه
هیچ یک
5
برای گسترش بخش انتخاب مرزها  کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
نگاه داشتن
فیزیک
کمک به
خارجی
هیچ یک
کتابخانه های بخش
1
در نوار ابزار Home ، روی  Windows کلیک کنید و Part  Libraries را انتخاب کنید .
2
در پنجره Model  Builder ، روی Geometry  1 کلیک کنید .
3
در پنجره Part  Libraries ، AC/DC  Module>Rotating  Machinery  2D>Stators>External>slotted_external_stator_2d را در درخت انتخاب کنید .
4
 روی افزودن  به  هندسه کلیک کنید .
هندسه 1
استاتور خارجی – شکاف 1 (pi2)
تعداد شکاف ها را مشخص کنید و یک پارتیشن شعاعی برای نوع سیم پیچ شکاف انتخاب کنید.
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1)>Geometry  1 روی External  Stator  –  Slotted   (pi2) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای نمونه قسمت  ، قسمت پارامترهای ورودی را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
اصطلاح
ارزش
شرح
تعداد_اسلات
Ns
12
تعداد اسلات در استاتور
تعداد_اسلات_مدل شده
Ns
12
تعداد اسلات های موجود در هندسه
slot_winding_type
2
2
نوع سیم پیچی اسلات: 1-بدون پارتیشن، 2-پارتیشن شعاعی، پارتیشن 3-آزیموتال، 4-پارتیشن شعاعی و ازیموتالی.
4
قسمت Domain  Selections را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
نگاه داشتن
فیزیک
کمک به
آهن استاتور
هیچ یک
اسلات استاتور
هیچ یک
هوای استاتور
هیچ یک
همه
هیچ یک
یک مجموعه از دو شیء هندسی ایجاد کنید که توسط یک مرز جفت به هم متصل شده اند.
فرم اتحادیه (فین)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1)>Geometry  1 روی Form  Union  (fin) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات Form  Union/Assembly ، بخش Form  Union/Assembly را پیدا کنید .
3
از لیست Action ، Form  an  assembly را انتخاب کنید .
4
در نوار ابزار Home ، روی  Build  All کلیک کنید .
5
 روی دکمه Zoom  Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
انتخاب اتحادیه برای قطعات آهن موتور ایجاد کنید.
تعاریف
اهن
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Union ، Iron را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
3
قسمت Input  Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections  to  add ، روی  Add کلیک کنید .
4
در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست «انتخاب‌ها برای افزودن» ، Rotor  iron   روتور داخلی  –  آهن‌رباهای روی سطح  1) و آهن استاتور استاتور خارجی  –  شکاف 1) را انتخاب کنید .
5
روی OK کلیک کنید .
سپس، مواد را اضافه کنید و آنها را به دامنه انتخابی مناسب خود اختصاص دهید.
مواد را اضافه کنید
1
در نوار ابزار Home ، روی  Add  Material کلیک کنید تا پنجره Add  Material باز شود .
2
به پنجره Add  Material بروید .
3
در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید .
4
روی Add  to  Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
5
در درخت، AC/DC> Soft  Iron  (Without  Losses) را انتخاب کنید .
6
روی Add  to  Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
7
در درخت، AC/DC>Copper را انتخاب کنید .
8
روی Add  to  Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
9
در درخت، AC/DC>Hard  Magnetic  Materials>Sintered  NdFeB  Grades  (استاندارد چینی  )>N54  (Sintered  NdFeB) را انتخاب کنید .
10
روی Add  to  Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
11
در درخت، Built-in>Iron را انتخاب کنید .
12
روی Add  to  Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
13
در نوار ابزار Home ، روی  Add  Material کلیک کنید تا پنجره Add  Material بسته شود .
مواد
آهن نرم (بدون تلفات) (mat2)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1)>Materials روی Soft  Iron  (Without  Losses)  (mat2) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، آهن را انتخاب کنید .
آهن (مت5)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Iron  (mat5) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، شفت   روتور داخلی  –  آهنرباهای سطحی  1) را انتخاب کنید  .
4
قسمت محتوای مواد  را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
ویژگی
متغیر
ارزش
واحد
گروه اموال
نفوذپذیری نسبی
mur_eye ; murii = mur_iso، murij = 0
4000
1
پایه ای
رسانایی الکتریکی
sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0
0
S/m
پایه ای
گذر نسبی
epsilonr_iso ; epsilonrii = epsilonr_iso، epsilonrij = 0
1
1
پایه ای
ضریب انبساط حرارتی
alpha_iso ; alphaii = alpha_iso، alphaij = 0
12.2e-6[1/K]
1/K
پایه ای
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت
Cp
440 [J/(kg*K)]
J/(kg·K)
پایه ای
تراکم
rho
7870 [kg/m^3]
کیلوگرم بر متر مکعب
پایه ای
رسانایی گرمایی
k_iso ; kii = k_iso، kij = 0
76.2 [W/(m*K)]
W/(m·K)
پایه ای
مدول یانگ
E
200e9[Pa]
پا
مدول یانگ و نسبت پواسون
نسبت پواسون
نه
0.29
1
مدول یانگ و نسبت پواسون
مس (mat3)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Copper  (mat3) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، اسلات استاتور  استاتور خارجی  –  شکاف 1) را انتخاب کنید .
N54 (Sintered NdFeB) (mat4)
1
در پنجره Model  Builder ، روی N54  (Sintered  NdFeB)  (mat4) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، آهنرباهای روتور  روتور داخلی  –  آهنرباهای نصب شده روی سطح 1) را انتخاب کنید .
جزء 1 (COMP1)
دامنه چرخشی 1
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Moving  Mesh کلیک کنید و Domains> Rotating  Domain را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای چرخش  دامنه ، قسمت انتخاب دامنه  را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، همه   روتور داخلی  –  آهنرباهای سطحی  1) را انتخاب کنید  .
4
قسمت Rotation را پیدا کنید . از لیست نوع چرخش  ، سرعت چرخش مشخص شده را انتخاب کنید .
5
در قسمت متن ω ، w_rot*2*pi را تایپ کنید .
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1) روی Rotating  Machinery,  Magnetic  (rmm) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای ماشین‌های دوار ،  مغناطیسی ، بخش ضخامت را پیدا کنید .
3
در قسمت متن d ، L را تایپ کنید .
مناطق آهن BH
1
در نوار ابزار فیزیک ، روی  Domains کلیک کنید و قانون آمپر را  انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات قانون آمپر  ، BH Iron Regions را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
3
قسمت انتخاب دامنه  را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، آهن را انتخاب کنید .
4
بخش Constitutive  Relation  B-H را پیدا کنید . از لیست مدل مغناطیسی  ، منحنی BH را انتخاب کنید .
محاسبه ضرر 1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Loss  Calculation را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای محاسبه ضرر  ، بخش مدل ضرر را پیدا کنید .
3
از لیست مدل Loss  ، Steinmetz را انتخاب کنید .
آهنربا رسانا 1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Conducting  Magnet را انتخاب کنید .
2
در پنجره Settings for Conducting  Magnet ، قسمت Domain  Selection را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، آهنرباهای روتور  روتور داخلی  –  آهنرباهای نصب شده روی سطح 1) را انتخاب کنید .
4
قسمت Magnet را پیدا کنید . از لیست نوع الگو  ، الگوی دایره ای را انتخاب کنید .
محاسبه ضرر 1
در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Loss  Calculation را انتخاب کنید .
شمال 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی North  1 کلیک کنید .
2
فقط مرزهای 266، 278، 280 و 286 را انتخاب کنید.
جنوبی 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی South  1 کلیک کنید .
2
فقط مرزهای 262، 264، 268 و 277 را انتخاب کنید.
ویژگی سیم پیچ چند فازی تحریک سیم پیچ های استاتور ماشین های الکتریکی را ساده می کند. برای سیستم های سه فاز، نظم دهی خودکار دامنه های سیم پیچ به یک سیم پیچ استاتور متعادل پشتیبانی می شود، مشروط بر اینکه توپولوژی ماشین الکتریکی از نظر تعداد قطب ها و شکاف ها بتواند آن را در خود جای دهد. در مراحل زیر، از ویژگی Multiphase Winding برای پر کردن خودکار انتخاب‌های سه زیرگره با دامنه‌های سیم پیچی که هر فاز را نشان می‌دهند، استفاده کنید.
سیم پیچ چند فاز 1
1
در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Multiphase  Winding را انتخاب کنید .
2
در پنجره Settings for Multiphase  Winding ، قسمت Domain  Selection را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، اسلات استاتور  استاتور خارجی  –  شکاف 1) را انتخاب کنید .
4
بخش سیم پیچ چند فازی  را پیدا کنید . در قسمت متن pk ، I0 را تایپ کنید .
5
در قسمت متن α i ، init_ang را تایپ کنید .
6
در قسمت متن t ، f_el را تایپ کنید .
7
بخش هادی  چند چرخشی  همگن را پیدا کنید . در قسمت متن N ، Nturn را تایپ کنید .
8
از لیست سطح مقطع سیم سیم پیچ  ، ضریب پر کردن را انتخاب کنید .
9
در قسمت متن f ، ff_slot را تایپ کنید .
10
بخش سیم پیچ چند فازی  را پیدا کنید . از لیست پیکربندی طرح بندی سیم پیچ ، سه فاز خودکار را انتخاب کنید .
11
در قسمت متنی Number  of  Poles ، Np را تایپ کنید .
12
در قسمت متنی Number  of  Slots ، Ns را تایپ کنید .
13
در فیلد متنی تعداد  سیم  پیچ  در هر  شکاف ، 2 را تایپ کنید .
14
روی افزودن  فازها کلیک کنید .
فاز 1 اتوماتیک
انتخاب فازهای تولید شده قابل بازرسی است.
جهت جریان معکوس 1
سیم پیچ چند فاز 1
در پنجره Model  Builder ، گره Automatic  Phase  1 را گسترش دهید ، سپس روی Component   (comp1)> Rotating  Machinery,  Magnetic  (rmm)>Multiphase  Winding  1 کلیک کنید .
محاسبه ضرر 1
در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Loss  Calculation را انتخاب کنید .
در مرحله بعد، ویژگی Arkkio Torque Calculation را برای محاسبه گشتاور روی روتور پیاده سازی کنید. گره به طور خودکار به شکاف هوا اعمال می شود. انتگرال نیروی Arkkio با یک تابع پشتیبانی که در وسعت شعاعی صحیح غیر صفر است، بین آهنرباهای روتور و آهن استاتور ضرب می شود.
محاسبه گشتاور Arkkio 1
در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Arkkio  Torque  Calculation را انتخاب کنید .
یک پروب برای گشتاور موتور راه اندازی کنید.
تعاریف
گشتاور
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Global  Variable  Probe را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای پروب متغیر جهانی  ، Torque را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
روی Replace  Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component   (comp1)> Rotating  Machinery,  Magnetic>Mechanical>rmm.Tark_1  –  Axial  Torque  –  N·m را انتخاب کنید .
مش پیش فرض را برای اطمینان از وضوح کافی میدان مغناطیسی در شکاف هوایی که گشتاور محاسبه می شود، تنظیم کنید.
جفت مرز هویت 1 (ap1)
1
در پنجره Model  Builder ، روی Identity  Boundary  Pair   (ap1) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت Source  Boundaries را پیدا کنید .
3
 روی ایجاد  انتخاب کلیک کنید .
4
در کادر محاوره ای ایجاد  انتخاب ، منبع را در قسمت متن انتخاب  نام تایپ کنید .
5
روی OK کلیک کنید .
6
در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت Destination  Boundaries را پیدا کنید .
7
 روی ایجاد  انتخاب کلیک کنید .
8
در کادر محاوره ای Create  Selection ، در قسمت متن انتخاب نام ، dest را تایپ کنید .
9
روی OK کلیک کنید .
مرزهای فاصله هوایی
1
در نوار ابزار تعاریف ، روی  Union کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Union ، مرزهای Airgap را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
3
قسمت Geometric  Entity  Level را پیدا کنید . از لیست Level ، Boundary را انتخاب کنید .
4
قسمت Input  Entities را پیدا کنید . در قسمت Selections  to  add ، روی  Add کلیک کنید .
5
در کادر محاوره‌ای افزودن ، در فهرست انتخاب‌ها برای افزودن ، منبع و مقصد را انتخاب کنید .
6
روی OK کلیک کنید .
مش 1
اندازه
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1) روی Mesh  1 راست کلیک کرده و Edit  Physics-Induced  Sequence را انتخاب کنید .
سایز 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Mesh  1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید .
2
Size  1 را در زیر Size بکشید و رها کنید .
3
در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی  را پیدا کنید .
4
از لیست سطح نهاد هندسی  ، Boundary را انتخاب کنید .
5
از لیست انتخاب ، مرزهای فاصله هوایی  را انتخاب کنید .
6
بخش اندازه عنصر  را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید .
7
قسمت پارامترهای اندازه عنصر  را پیدا کنید .
8
کادر انتخاب حداکثر  اندازه عنصر را  انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.5[mm]/3 را تایپ کنید .
9
 روی ساخت  همه کلیک کنید .
10
در قسمت متن حداکثر  اندازه عنصر  ، 0.5[mm]/2 را تایپ کنید .
11
 روی ساخت  همه کلیک کنید .
تنظیم <l>خطی</l> عناصر برای گسسته سازی این یک راه حل قابل اطمینان تری در نزدیکی مناطق اشباع مغناطیسی به دست می دهد.
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Component   (comp1) روی Rotating  Machinery,  Magnetic  (rmm) کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای ماشین‌های دوار ،  مغناطیسی ، برای گسترش بخش گسسته‌سازی کلیک کنید .
3
از لیست پتانسیل برداری مغناطیسی  ، خطی را انتخاب کنید .
4
از لیست پتانسیل اسکالر مغناطیسی  ، خطی را انتخاب کنید .
یک مطالعه ثابت را برای یافتن زاویه الکتریکی که حداکثر گشتاور موتور را فراهم می کند، پیکربندی کنید.
مطالعه 1: جارو کردن زاویه الکتریکی اولیه
1
در پنجره Model  Builder ، روی Study  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1: Initial Electrical Angle Sweep را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
مرحله 1: ثابت
1
در پنجره Model  Builder ، در مطالعه  1:  Initial  Electrical  Angle  Sweep روی مرحله  1:  Stationary کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Study  Extensions کلیک کنید .
3
کادر بررسی جارو کمکی  را انتخاب کنید .
4
 روی افزودن کلیک کنید .
5
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام پارامتر
لیست مقادیر پارامتر
واحد پارامتر
init_ang (زاویه الکتریکی اولیه)
محدوده (0.10 [درجه]، 360 [درجه])
درجه
راه حل 1 (sol1)
1
در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show  Default  Solver کلیک کنید .
2
در پنجره Model  Builder ، گره Solution   (sol1) را گسترش دهید .
3
در پنجره Model  Builder ، گره Study  1:  Initial  Electrical  Angle  Sweep>Solver  Configurations>Solution   (sol1)> Stationary  Solver  1 را گسترش دهید ، سپس روی Fully  Coupled  1 کلیک کنید .
4
در پنجره Settings for Fully  Coupled ، برای گسترش بخش Method  and  Termination کلیک کنید .
5
در قسمت متن حداکثر  تعداد  تکرار ،  30 را تایپ کنید .
6
در پنجره Model  Builder ، گره Study  1:  Initial  Electrical  Angle  Sweep را جمع کنید .
گشتاور را در حین حل با کلیک بر روی <l>پروب Plot 1</l> در کنار <l>گرافیک</l> پس از فشار دادن دکمه <l>Compute</l>-دکمه.
7
در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
ساده 1
1
در پنجره Model  Builder ، گره هنجار چگالی شار مغناطیسی  (rmm) را گسترش دهید .
2
روی Streamline  کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید .
کانتور 1
1
در پنجره Model  Builder ، روی Contour  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Contour ، بخش Levels را پیدا کنید .
3
در فیلد متنی مجموع  سطوح ، 16 را تایپ کنید .
4
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید .
5
در نوار ابزار هنجار چگالی شار مغناطیسی (rmm) ، روی  Plot کلیک کنید .
گروه طرح 1 بعدی 3
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add  Plot  Group کلیک کنید و 1D  Plot  Group را انتخاب کنید .
گشتاور
1
در پنجره Model  Builder ، در بخش Results روی Probe  Plot  Group  2 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، Torque را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Plot  Settings را پیدا کنید .
4
چک باکس x-axis  label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Angle [deg] را تایپ کنید .
5
کادر بررسی برچسب محور y  را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، Torque [N*m] را تایپ کنید .
گشتاور حرکت زاویه الکتریکی اولیه
1
در پنجره Model  Builder ، در بخش Results روی 1D  Plot  Group  3 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، جابجایی زاویه الکتریکی اولیه گشتاور را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Plot  Settings را پیدا کنید .
4
چک باکس x-axis  label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Angle [deg] را تایپ کنید .
5
کادر بررسی برچسب محور y  را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، Torque [N*m] را تایپ کنید .
جهانی 1
1
روی Torque  Initial  Electrical  Angle  Sweep کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis  Data را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
اصطلاح
واحد
شرح
rmm.Tark_1
N*m
گشتاور محوری
نشانگر نمودار 1
1
روی Global  کلیک راست کرده و Graph  Marker را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای Graph  Marker ، بخش Text  Format را پیدا کنید .
3
تیک Show  x-coordinate را انتخاب کنید .
4
چک باکس Include  unit را انتخاب کنید .
5
در قسمت نمایش  متن دقیق ، 3 را تایپ کنید .
6
قسمت نمایش را پیدا کنید . از فهرست نمایش ، حداکثر را انتخاب کنید .
7
در نوار ابزار گشتاور اولیه Electrical Angle Sweep ، روی  Plot کلیک کنید .
حداکثر گشتاور در زاویه الکتریکی اولیه 200 درجه است . init_ang را با این مقدار به روز کنید تا میدان استاتور را با توجه به آهنرباهای روتور جهت دهی کنید تا حداکثر گشتاور تولید شود.
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Global  Definitions روی Parameters  1 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
نام
اصطلاح
ارزش
شرح
گرما_the
200 [درجه]
3.4907 راد
زاویه مکانیکی اولیه
برای اینکه حلگر گذرا به حلی پایدار برای مسئله غیرخطی دست یابد، <l>Update Jacobian</l> به <l>در هر تکرار</l>. این باعث می شود که همگرایی در هر مرحله زمانی قوی تر شود.
اضافه کردن مطالعه
1
در نوار ابزار Home ، روی  Add  Study کلیک کنید تا پنجره Add  Study باز شود .
2
به پنجره Add  Study بروید .
3
زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب  مطالعه ، General  Studies>Stationary را انتخاب کنید .
4
روی Add  Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
5
در نوار ابزار Home ، روی  Add  Study کلیک کنید تا پنجره Add  Study بسته شود .
مطالعه 2: چرخش سنکرون، دو دوره الکتریکی
1
در پنجره Model  Builder ، روی Study  2 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2: Synchronous Rotation, Two Electrical Periods را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید .
وابسته به زمان
1
در نوار ابزار مطالعه ، روی  Study  Steps کلیک کنید و Time  Dependent> Time  Dependent را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات مربوط به زمان  وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه  را پیدا کنید .
3
در قسمت متنی Output  times ، range(0,1/12/6,2)/f_el را تایپ کنید .
راه حل 2 (sol2)
1
در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show  Default  Solver کلیک کنید .
2
در پنجره Model  Builder ، گره Solution   (sol2) را گسترش دهید .
3
در پنجره Model  Builder ، گره Study  2:  Synchronous  Rotation,  Two  Electrical  Periods>Solver  Configurations>Solution   (sol2)>Stationary  Solver  1 را گسترش دهید ، سپس روی Comply  Coupled  1 کلیک کنید .
4
در پنجره Settings for Fully  Coupled ، قسمت Method  and  Termination را پیدا کنید .
5
در قسمت متن حداکثر  تعداد  تکرار ،  30 را تایپ کنید .
6
در پنجره Model  Builder ، گره Study  2:  Synchronous  Rotation,  Two  Electrical  Periods>Solver  Configurations>Solution   (sol2)> Time-Dependent  Solver  1 را گسترش دهید ، سپس روی Fully  Coupled  1 کلیک کنید .
7
در پنجره Settings for Fully  Coupled ، برای گسترش بخش Method  and  Termination کلیک کنید .
8
از لیست به‌روزرسانی Jacobian  ، روی هر تکرار را انتخاب کنید .
9
در پنجره Model  Builder ، گره Study  2:  Synchronous  Rotation,  Two  Electrical  Periods را جمع کنید .
10
در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
ریپل گشتاور
1
در پنجره Model  Builder ، در قسمت Results روی Torque کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، Torque Ripple را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Axis را پیدا کنید . تیک گزینه Manual  axis  limits را انتخاب کنید .
4
در قسمت حداقل متن x ،  0 را تایپ کنید .
5
در قسمت متن حداکثر x ،  0.02 را تایپ کنید .
6
در فیلد متن حداقل y ،  0 را تایپ کنید .
7
در قسمت متن حداکثر y ،  4 را تایپ کنید .
8
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت راست میانی  را انتخاب کنید .
9
در نوار ابزار Torque Ripple ، روی  Plot کلیک کنید .
اکنون جزء شعاعی چگالی شار مغناطیسی را در شکاف هوا رسم کنید. برای انجام این کار، یک مرز مناسب در شکاف هوا مشخص کنید و مقدار را در طول قوس آن رسم کنید.
چگالی شار مغناطیسی شعاعی شکاف هوا
1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add  Plot  Group کلیک کنید و 1D  Plot  Group را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، چگالی شار مغناطیسی شعاعی هوا شکاف را در قسمت نوشتاری برچسب تایپ کنید .
3
قسمت Data را پیدا کنید . از فهرست مجموعه داده ، مطالعه  2:  چرخش همزمان ،  دو دوره الکتریکی /راه حل (sol2) را انتخاب کنید .
4
از لیست انتخاب زمان  ، First را انتخاب کنید .
نمودار خطی 1
1
روی Air  Gap  Radial  Magnetic  Flux  Density کلیک راست کرده و Line  Graph را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای نمودار خط  ، بخش Selection را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب ، Exterior   روتور داخلی  –  آهنرباهای نصب شده در سطح  1) را انتخاب کنید .
4
قسمت y-Axis  Data را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، rmm.ark1.Brad را تایپ کنید .
5
در نوار ابزار Air Gap Radial Magnetic Flux Density ، روی  Plot کلیک کنید .
اضافه کردن مطالعه
1
در نوار ابزار Home ، روی  Add  Study کلیک کنید تا پنجره Add  Study باز شود .
2
به پنجره Add  Study بروید .
3
زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب  مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض  برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده تلفات زمان تا فرکانس را انتخاب کنید .
4
روی Add  Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
5
در نوار ابزار Home ، روی  Add  Study کلیک کنید تا پنجره Add  Study بسته شود .
مطالعه 3: محاسبه تلفات در یک دوره الکتریکی
1
در پنجره Model  Builder ، روی Study  3 کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 3: Loss Calculation over One Electrical Period را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید .
مرحله 1: زمان از دست دادن فرکانس
1
در پنجره Model  Builder ، در مطالعه  3:  محاسبه تلفات  در طول یک دوره الکتریکی ، روی مرحله 1: زمان تا تلفات فرکانس کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای از دست دادن زمان  تا  فرکانس  ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید .
3
از فهرست مطالعه ورودی ،  مطالعه 2: چرخش همزمان ، دو دوره الکتریکی ، وابسته به زمان را انتخاب کنید .
4
در قسمت متن Electrical  period ، 1/f_el را تایپ کنید .
5
در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
تلفات متوسط ​​چرخه (rmm)
در نوار ابزار چرخه میانگین تلفات (rmm) ، روی  Plot کلیک کنید .
جزء 1 (COMP1)
در پنجره Model  Builder ، گره Component   (comp1) را جمع کنید .
نتایج
گشتاور در یک دوره الکتریکی
1
در نوار ابزار نتایج ، روی  Evaluation  Group کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه ارزیابی  ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از فهرست مجموعه داده ، مطالعه  2:  چرخش همزمان ،  دو دوره الکتریکی /راه حل (sol2) را انتخاب کنید .
4
در قسمت نوشتار Label ، Torque over One Electrical Period را تایپ کنید .
ارزیابی جهانی 1
1
روی Torque  over  One  Electrical  Period کلیک راست کرده و Global  Evaluation را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای ارزیابی جهانی  ، بخش عبارات را پیدا کنید .
3
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
 
اصطلاح
واحد
شرح
rmm.Tark_1
N*m
گشتاور محوری
گشتاور در یک دوره الکتریکی
1
در پنجره Model  Builder ، روی Torque  over  One  Electrical  Period کلیک کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه ارزیابی  ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از لیست انتخاب زمان  ، Interpolated را انتخاب کنید .
4
در قسمت متن Times  (s) range(1,1/12/6,2)/f_el را تایپ کنید .
5
در نوار ابزار Torque over One Electrical Period ، روی  ارزیابی کلیک کنید .
هارمونیک های گشتاور
1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add  Plot  Group کلیک کنید و 1D  Plot  Group را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی  ، هارمونیک های گشتاور را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
3
برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان  ، دستی را انتخاب کنید .
4
در قسمت متن عنوان ، Torque Harmonics را تایپ کنید .
نمودار جدول 1
1
روی هارمونیک های گشتاور  کلیک راست کرده و جدول نمودار را انتخاب کنید .
2
در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول  ، بخش داده را پیدا کنید .
3
از فهرست منبع ، گروه ارزیابی  را انتخاب کنید .
4
از لیست گروه ارزیابی  ، گشتاور بیش از یک دوره الکتریکی را انتخاب کنید .
5
از لیست Transformation ، تبدیل فوریه گسسته  را انتخاب کنید .
6
از فهرست نمایش ، طیف فرکانس  را انتخاب کنید .
7
از فهرست Scale ، Multiply  by  sampling  period را انتخاب کنید .
8
برای گسترش بخش Preprocessing کلیک کنید . زیربخش ستون محور x  را پیدا کنید . از لیست Preprocessing ، خطی را انتخاب کنید .
9
در قسمت متن Scaling ، f_el را تایپ کنید .
10
قسمت Coloring  and  Style را پیدا کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید .
11
در نوار ابزار هارمونیک گشتاور ، روی  Plot کلیک کنید .