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Maxwell2D后处理方法

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:Maxwell 的后处理包括对场图的处理,对曲线、曲面路径的处理和场计算器应用三个部分。图4-60磁感应强度B 分布图Maxwell 2D 还可以查看矢量图,它采用带颜色箭头来描述矢量方向和大小。步骤5:仍以磁感应强度B 的场图为例,因为Maxwell 2D 所显示的场图是按照其默认设置进行的,有时并不适合所需要的显示结果,因而还需要进行人为调整。步骤2:点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Results/Creat Fields Report/Rectangular Report”项,自动弹出如图4-62所示的设置界面。

Maxwell2D后处理方法

Maxwell 的后处理包括对场图的处理,对曲线、曲面路径的处理和场计算器应用三个部分。

在模型计算完毕后,首先需要用户查看的是结果场图分布,需要查看场图是否分布合理,还需要查看场量的数量级是否合理。只有验证了合理的场分布才能说该模型建立和求解都是正确无误的。同时,若场分布或其量纲有问题,则可以根据场图的分布趋势反查在建模时所犯的错误,经过这样反复几次的校验,基本可以得到正确的计算结果,但是场图分析需要有扎实的电磁场基本功。

先以一台三相4 极感应电机瞬态场计算为例,该电机取自RMxprt 模块自带的三相感应电机模型,模型名称为ylew-95,在求解完RMxprt 模型后再将其导入到Maxwell 2D 模块,进行瞬态场求解。将瞬态场求解模型计算结果作为分析对象。

步骤1:点击菜单栏上的View/Set View Context 项,在Time 时间选项中,点击右侧的箭头,在下拉菜单中选中0.2 s 这一计算时刻作为分析对象,如图4-57所示。

图4-57 瞬态磁场中0.2 s 时刻结果查看选项

步骤2:按住键盘上的Ctrl+A 键,选中所有计算区域,再点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Fields/Fields”项,会出现如图4-58所示的菜单栏,在Fields 场图列表中可以绘制的各种类型的场图,如图4-58(a)所示。其中包括矢量磁位A、磁场强度H、磁感应强度B、电密J、能量Energy、其他场量Other 和用户自定义的场量Named Expression 项。每一种场量由分为矢量图和标量图等选项,该场量列表仅仅是对应于瞬态磁场,对于其他求解器下所显示的场量与图4-58 会有所不同。

图4-58 场分布图计算结果查看

步骤 3:在此需要绘制电机磁力线的分布图,磁力线即等A 线。点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Fields/Fields/A/Flux_Lines”项,这样会自动绘制出在0.2 s 时,电机的磁力线走向图,如图4-59所示。

图4-59 磁力线分布图

图4-59 的左下角显示的是该计算时刻值,以及计算的条件速度Speed=1 430.01 rpm,此时的转子位置处于1 716.012°,说明的是电机转一圈,系统认为是360°,再继续转第二圈时,则累加至720°,以此类推。左上角显示的是磁力线,即等A 线的A 值大小,其单位是Wb/m。中部区域显示的是电机模型及磁力线的分布,红色磁力线为正向极值而蓝色磁力线为负向极值,可以看出负载后电机定子槽内漏磁增加。

步骤4:在设计过程中,除了电机磁力线分布需要关心外,还需要查看磁感应强度B的大小。仍旧是按住键盘上的Ctrl+A 选中所有计算区域,然后再点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Fields/Fields/B/Mag_B”项,系统自动绘制出磁密B 分布图。

图4-60 给出的是0.2 s 时的磁感应强度B 的分布图,观察该图,不难看出电机在轭部磁密较高,颜色较深。Mag_B 项的意义是显示模型磁密的模,因此B 值均为正值。该样机为计算样机,并非实际运行样机。

图4-60 磁感应强度B 分布图

Maxwell 2D 还可以查看矢量图,它采用带颜色箭头来描述矢量方向和大小。

步骤5:仍以磁感应强度B 的场图为例,因为Maxwell 2D 所显示的场图是按照其默认设置进行的,有时并不适合所需要的显示结果,因而还需要进行人为调整。鼠标左键双击图4-60 左上角B 的标尺栏,这样会弹出如图4-61所示的场图调节设置界面。

场图手动设置项包括四项:首先是Color map 颜色标尺项,默认的是Spectrum 项,还可以调节成纯色显示,而不是默认的彩虹型标尺。下方的Number 项所设置的数据是B等分多少段设置,该数据越大,则颜色过渡得越平滑。若调整的是磁力线图,则该数值增加后磁力线的条数会明显增加。

其次是Scale 刻度设置项,默认设置刻度为Auto 自动设置,但有时为横向对比几个模型,需要将该刻度设置为同一个范围,可以点击“Use Limit”项,然后在下方的最小值和最大值数据栏内输入所指定的范围。其中,Linear 项是刻度按照线性关系绘制场图,而Log 则是刻度按照对数关系绘制场图。

第三项是Maker/Arrow 矢量场设置项,因为所绘制的是标量B,所以该项的所有选项都是灰色。在设置矢量场图时,可以调节Maker 和Arrow 两项,通过调节该设置可以使矢量图更为美观和比例协调。

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图4-61 磁感应强度B 调整界面

最后一项是Plots 绘图项,主要有两部分组成:上部分是绘制云图的设置,选中Outline项可以选择是否加上不同数值范围间的过渡线;下部分Add grid 项如果选中则会在场图中再加入网格剖分图。

在计算模型里,有时需要对某一条路径上的场量查看。

仍以上面的三相感应电机为例,将所考察的求解时刻设置到 0.2 s,需要事先在模型上绘制一条考察路径,在此假定考察的是定子轭部磁密的模。

步骤1:点击菜单栏上的“Draw/Arc/Center Point”以圆心和半径绘制曲线,首先在坐标栏中输入圆心坐标(0,0,0),继而输入半径的起点坐标(-85,0,0),再输入半径另外一个终点(85,0,0)。至此就绘制完毕一个半圆,圆心在原点,半径为85 mm,该半圆位于定子轭部。

步骤2:点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Results/Creat Fields Report/Rectangular Report”项,自动弹出如图4-62所示的设置界面。

图4-62 指定路径上的磁感应强度

步骤3:在设置界面中,首先要在左侧的“Geometry”项中点击下拉按钮,选择“Polyline1”即刚生成的半圆形考察路径,在中部的X 坐标栏中,点击下拉按钮,选择“Normalized Distance”项。在中下方的场量中选择Mag_B 即磁密B 的模作为考察对象,在所有都设置完毕后,点击“New Report”按钮生成新的曲线图,其结果如图4-63所示。

图4-63 指定路径上的磁感应强度模的曲线

步骤4:由图4-63 可以看出,在定子轭部磁密的最大值约为2.12 T,轭部过于饱和了。这个结果与电机的磁密场图结果相一致。除了可以将考察路径上的场量通过曲线的方式绘制出来,还可以生成表格方便进一步数据处理。其方法是点击菜单上的“Maxwell 2D/Results/Creat Fields Report/Data Table”项,仍按照图4-62所示的设置方法,可以得到一组表格,该表格的第一列为图4-63 的横轴,第二列为其纵轴,如图4-64所示。图4-64仅给出了数据的一部分,可以单击向下滚动条来查看所有数据。

图4-64 指定路径上的磁感应强度模的表格

在Maxwell 2D 后处理中已经包含了一些基本的场量,但仍难以满足用户的所有需求,如求取径向磁密分布,所考察的路径仍为上面所采用的定子轭部半圆曲线。

点击菜单栏上的“Maxwell 2D/Fields/Calculator”项,会弹出如图4-65所示的场计算器。点击场计算器的“Input”项下“Quantity”按钮,在下拉菜单里选择磁密B,再在Vector项下点击“Unit Vector”按钮,在下拉菜单里“Normal”,其操作结果都会显示在场计算器的中部。输入两个变量后,再点击“Vector”项下的“Dot”做点乘运算。两个矢量运算后变为一个标量,点击“Add”按钮并将其命名为Br,点击“OK”确定。然后显示某个路径上场量的方法,显示出事先定义的路径上的径向磁密Br。所不同的是所要显示的是刚定义好的场量Br 而不是Mag_B,其计算结果曲线如图4-66所示。

图4-65 场计算器

图4-66 指定路径上的径向磁密Br 分布

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