專業(yè)電機設計與電磁分析軟件Magneforce介紹

2013-08-09 by:廣州有限元培訓實踐中心來源:仿真在線

一、概述

Magneforce是專業(yè)的電機設計與電磁分析軟件,其完全面向電機設計工程師,不需要電機設計工程師了解有限元,只要電機設計工程師能夠獨立進行電機設計工作,即可應用Magneforce快速進行精確的電機設計與電磁分析工作。

有限元在線——北京怡格明思工程技術公司,一直專注于有限元分析技術研究與應用,致力于為企業(yè)提供高水平的有限元分析咨詢服務、有限元技術培訓服務以及相關有限元分析軟件的代理服務。自2001年成立以來,北京怡格明思工程技術公司利用其知識和經驗,已經成功地為航天航空、汽車、船舶、兵器、鐵路以及電子電器等行業(yè)的重要客戶完成了其所要求的項目分析咨詢服務和相應的培訓服務,幫助客戶改進了產品設計、提高了產品性能,同時也節(jié)省了材料、節(jié)約了原本需要多次實驗的大量資金。

北京怡格明思工程技術有限公司于2006年4月8日與美國MagneforceSoftwareSystemInc.簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,本文將詳細介紹其在中國地區(qū)獨家代理的專業(yè)電機設計與電磁分析軟件——Magneforce。

二、Magneforce軟件

MagneForce提供了旋轉電機及其驅動系統(tǒng)的完整解決方案,在一個仿真平臺上實現(xiàn)了電機建模、磁場有限元計算和驅動電路的數(shù)字模擬,高效、快捷、準確且全面分析逆變器供電電機系統(tǒng)動、靜態(tài)性能,不僅為旋轉電機設計、優(yōu)化提供了條件,還有助于提升企業(yè)的整體技術水平。另外,還與國際接軌,與控制器設計相結合,能更好地優(yōu)化系統(tǒng)品質、提高產品檔次。

Magneforce軟件包括5個模塊,分別為:BLDC,可以進行無刷直流電動機、永磁同步電動機和異步起動永磁同步電動機等設計分析;GenAC,可以進行電勵磁同步發(fā)電機、永磁同步發(fā)電機等設計分析;BCPM,可以進行電刷換向直流電動機、有刷永磁直流電動機和單相串勵電動機等分析;Indu,可以進行單相感應電動機、多相感應電動機等分析;SRM,可以進行開關磁阻電機的設計分析。

Magneforce系列軟件除包含了電機本身的設計經驗之外,采用基于時步法(Time-stepping)的有限元(FEA)和電路(SPICE)耦合分析,從而更準確地對電機的電磁場和控制系統(tǒng)的性能進行分析與評估。時步法是當今國際電工領域公認的計算電磁場的最佳方法,而耦合的有限元和電路分析能夠確保對電機的電磁場進行更精確和快速的計算分析。Magneforce的主要技術特點如圖2所示。

MagneForce采用目前世界上電機設計領域最理想的時步有限元法,并專為電機設計而做了優(yōu)化,集成了電機設計、驅動控制電路和驅動控制算法,提供詳實、可信的集總參數(shù)和實時磁場計算結果。

MagneForce的主要驅動控制算法包括:根據(jù)轉子位置的電壓開關式開環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的電壓斬波式開環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的電壓斬波式電樞電流(有效值或平均值)閉環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的電壓斬波式母線電流(有效值或平均值)閉環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的電壓斬波式電樞電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;根據(jù)轉子位置的電壓斬波式母線電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;根據(jù)轉子位置的任意諧波注入電壓PWM開環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的任意諧波注入電壓PWM電樞電流(有效值或平均值)閉環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的任意諧波注入電壓PWM母線電流(有效值或平均值)閉環(huán)控制;根據(jù)轉子位置的任意諧波注入電壓PWM電樞電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;根據(jù)轉子位置的任意諧波注入電壓PWM母線電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;根據(jù)轉子位置的任意諧波注入電流滯環(huán)控制;根據(jù)時間的固定脈寬固定頻率方波電壓開環(huán)控制。

MagneForce提供的集總參數(shù)以數(shù)據(jù)列表和圖形曲線方式給出,并且能夠以文本文件或Excel文件方式導出計算數(shù)據(jù)和曲線數(shù)據(jù)的傅立葉分析結果。

MagneForce提供手動激勵和運行過程電磁場結果,并能夠將分析結果導出。網(wǎng)格劃分結果和氣隙磁密。

MagneForce采用受控的自適應網(wǎng)格剖分技術和完全自動化的電磁場后處理技術,對用戶有限元知識的需求降到了最低,用戶幾乎無需任何有限元知識即可在MagneForce平臺上獲得直觀的場分布結果。同時,MagneForce通過一些控制參數(shù)實現(xiàn)了受控的有限元計算過程,滿足部分高端用戶的需求。

MagneForce具有3種網(wǎng)格控制方式。

①全局網(wǎng)格控制——缺省網(wǎng)格邊長控制。

②邊界與交界節(jié)點分布控制——次要節(jié)點布局控制。

③網(wǎng)格密度與有限單元次數(shù)控制——實時快速網(wǎng)格加密控制。

MagneForce采用一致的對象驅動型的用戶界面,方便用戶以最快的速度掌握軟件所有的模塊。所有模塊都采用5個面板組織仿真過程。

Magneforce以面板、選項卡和彈出窗口組成一致的用戶界面。

MagneForce采用參數(shù)化的建模方式,整個建模過程與資深電機工程師熟悉的磁路法軟件一樣方便快捷。圖12中左邊所示為磁路法電機設計軟件的流程,右邊所示為MagneForce電機設計軟件的流程。

MagneForce集成了豐富的工程模板,為用戶的設計提供可資借鑒的經驗和靈感。無槽雙凸極開關磁阻電機、外轉子式多極少槽永磁同步電機、帶阻尼籠的電勵磁凸極發(fā)電機、無槽內置式轉子永磁同步電機、磁極分塊轉子電機和不均勻氣隙永磁直流電機。

MagneForce具有第三方軟件接口,可以提供數(shù)字樣機,為用戶與系統(tǒng)集成商的合作提供技術支持。

MagneForce采用開放的、不斷更新的材料庫,每一種材料都有完備的電磁特性曲線和物理特性參數(shù)描述,使軟件的計算結果更貼近工程實際。永磁材料、軟磁材料——磁化曲線以及軟磁材料——不同頻率下的鐵損曲線。

MagneForce融合了很多工程性很強的特色參數(shù)和計算項目,方便用戶更全面地處理工程實際問題。

◎繞組張緊系數(shù)、磁鋼外伸長度、機殼外伸長度、軸向磁鋼分段、周向磁極分段、Bi-Filar繞組、退磁預估、曲線數(shù)據(jù)的傅立葉分析、驅動電源的任意諧波注入、手動任意磁場激勵、鐵耗分布以及偏心磁極。