基于ANSYS的开关磁阻电机静态电磁分析

１ ． １ 模 型 建 立
前 处 理 过 程 是 有 限 元 分 析 电 机 磁 场 的 一 个 重 要 过 程 。 由 于 本 文 采 用 ＡＮ Ｓ ＹＳ软 件 的 ＡＰ Ｄ Ｌ语 言 建 立 Ｓ Ｒ Ｍ
的 二 维 有 限元 模 型 ，其 相 对 菜 单 图形 用 户 界 面 Ｇ ＵＩ
７ ８
Ｃｈ ｅ ｎ Ｗ ｅ ｎ ｃ ｈ ｏ ｎｇ， Ｃｈ ｅ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ｕ ａ ｎ
（ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｌ ｉ ｓ ｈ ｕ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｌ ｉ ｓ ｈ ｕ ｉ ３ ２ ３ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｌ 结 果 列 表 显 示 ｌ
Ｉ 选 择 求 ● 解 类 型 ： ｌ
求 ｌ 解 选 项 设 定
Ｉ
● ｌ 各 种 后 续 分 析 ｝
ｌ
ｌ
化 的静 态磁场 ， 获得 了电感 、 磁链 及转矩 等数据 。
１ 有 限 元 模 型 的建 立 及 求 解
整 个 电机建模 过 程分 为前 处理 、 求 解 及 后 处 理 ３部
开关 磁 阻 电机 Ｓ Ｒ Ｍ（ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ） 具
前处理
求解
ｒ 一
后处理
有结 构简单 坚 固 、 可靠 性强 、 起 动转矩 大 、 容 错 性 好 等 优
点 ， 在 矿 山机 械 、 电 动 汽 车 及 航 空 航 天 等 领 域 得 到 广 泛 应 用＿ 】 ｊ 。但 Ｓ Ｒ Ｍ 工 作过程 是 高度 非线 性 的 ， 无 法 严 格 列 写 相 电 感 和 相 电流 的 具 体 解 析 表 达 式 ， 这 给 前 期 设 计 带 来 很 大 困难 。 因此 需 要 借 助 有 限 元 软 件 对 Ｓ ＲＭ 的 电 磁 特性进 行分 析 。 本文采用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件 的 ＡＰ Ｄ Ｌ语 言 建 立 三 相 １ ２ ／ ８ 结构 Ｓ Ｒ Ｍ 的 二 维 有 限 元 模 型 并 对 其 静 态 磁 场 特 性 进 行 分 析［ ５ － ７ １ 。 详 细叙述 了几何 建模 、 网格 剖 分 、 载荷 施加 、 边
型， 分 析 随 电机 转子 位 置 变化 的 开 关磁 阻 电机 静 态磁 场 ， 获 得 了 电感 、 磁 链及转矩等数据 ， 为 开 关 磁
阻 电机 的 本 体 优 化 及 控 制 系 统 设 计 提 供 了理 论 依 据 。
关 键 词 ：开 关 磁 阻 电 机 ； 有限元 ； 电磁 分 析 ； ＡＰ Ｄ Ｌ语 言
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ －ｐ ｈ ａ ｓ ｅ １ ２ ／ ８ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＰ ＤＬ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ＡＮＳ ＹＳ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ．Ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｏ ｆ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｉ ｒ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ，ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ，ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ，ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｙ
分， 如 图 １所 示 。
基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ １ ２ ０ ７ ０ ６ ８ ） ； 浙 江 省 教 育 技 术 研 究 规 划 溧题 （ Ｊ Ｂ１ ６ ２） ； 浙江 省 新 茁人才 计 划 （ ２ ０１ ２ Ｒ ４ ２ ９ ０ ０ ４）
图 １ 电 机 建 模 过 程
《 微 型机 与应 用》２ ０ 源自文库 ３年 第 ３ ２卷 第 ２ ２期
呈 ！
呈
！
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的开关磁 阻电机静态 电磁分析 术
陈玟 充 ， 陈 小 元
（ 丽水 学 院 工 学 院 ， 浙 江 丽水 ３ ２ ３ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：详 细 叙 述 了基 于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有 限 元 软 件 的 Ａ Ｐ Ｄ Ｌ语 言 的 三相 １ ２ ／ ８结 构 的 开 关磁 阻 电机 几 何 建模 、 网格 剖 分 、 载荷 施加 、 边界条件 、 求解及后 处理等步骤 ， 建 立 了 二 维 开 关 磁 阻 电 机 的 有 限 元 模
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ３ ５ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ７ ７ ２ ０ （ ２ ０ ｌ ３ ） ２ ２ － ０ ０ ７ ８ — ０ ３
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｙ ｉ ｎ ｇ ，ｃ ａ ｈ ： ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｅ ｃ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｓ ｔ －ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ．Ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ，ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｌ ｆ ｕ ｘ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ．Ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ａ Ｐ ＤＬ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ＡＮ Ｓ ＹＳ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ． Ｋ ｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ：ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ； ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ； ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ； ＡＰ ＤＬ ｌ ａ ｎ ｇ ｕ ａ ｇ ｅ
界条件 、 求解 及 后处 理 等步 骤 ， 分 析 随 电 机 转 子 位 置 变
定义组件
Ｉ Ｉ
ｌ 读取 求解结果数 据ｌ
ｌ
＋
搪加载荷和约束条件
Ｉ
Ｉ Ｉ
； Ｉ
ｌ
图形化处理 Ｉ
ｌ Ｉ 定 转 子 耦 合 ｌ １ Ｉ ． ｛ Ｉ Ｉ