flux电机有限元分析教程

xiaojingyu2009

前言：与同类软件相比，FLUX有限元软件可以提供的仿真数据更丰富，建模灵活性更高。用户可以根据自己的需要编写Python脚本扩展软件的功能，通过批量运算实现复杂大量的计算目的，而不再需要把很多精力放在剖分上。因此，近几年FLUX软件在高校和企业中得到了广泛的使用。


本书结合电机分析实例，以一个永磁电机模型贯穿始终，从简到难的系统介绍FLUX在电机有限元分析方面的应用，包括建模、剖分、性能验证、联合仿真、3D模型分析等等。每一步都有详细的截图和理论讲解，使读者在掌握有限元操作的同时，了解电机分析的思路和步骤。

附录篇中，笔者以案例的方式讲解FLUX在感应电机、斜槽电机、无刷永磁电机、电励磁同步电机等方面的应用。文中穿插介绍了AC稳态场原理、感应电机性能分析法、同步电机瞬变超瞬变参数求解法、电机铁耗计算方法、使用Overlay快速建立电机模型的方法等实例分析。最后，文中还介绍了Python语言以及在使用FLUX过程中常见问题的回答。由于时间有限，没能按原计划将FLUX更多电机分析方面的应用包含进来，书中不妥之处也在所难免，希望读者能够多多包涵并指正。

目录：目录

第1章FLUX简介7
1.1FLUX应用和特点7
1.2FLUX 11.1以及近期更新8
1.3FLUX界面介绍11
第2章几何模型建立16
2.1电机模型介绍16
2.2Sketcher 2D作图17
2.3导入几何模型27
2.3.1.从SPEED文件导入27
2.3.2.从AUTOCAD文件导入33
第3章物理属性设置44
3.1设置边界条件和求解器44
3.2新建材料46
3.2.1.用材料管理器新建材料49
3.2.2.在模型中新建材料52
3.2.3.通过Python程序新建材料54
3.3赋予材料56
3.4设置机械属性59
3.5建立驱动电路63
3.6设置绕组65
3.7设置充磁方向68
3.8建立网格剖分71
3.8.1.剖分点72
3.8.2.剖分线72
3.8.3.剖分生成器74
3.8.4.建立剖分75
第4章求解模型及数据后处理83
4.1求解空载反电势83
4.2求解齿槽转矩97
4.2.1.转子初始位置的设置100
4.3求解转矩及转矩波动103
4.4求解永磁体涡流损耗108
4.5求解铁损114
第5章电机性能验证121
5.1求解电感121
5.1.1.静态场法121
5.1.2.冻结磁导率法131
5.1.3.瞬态场法137
5.2求解电机外特性140
5.3计算电机效率Map图148
5.4与Simulink的联合仿真159
5.4.1.软件设置159
5.4.2.准备Simulink控制系统161
5.4.3.准备电机Flux模型163
5.4.4.合并FLUX模型与Simulink模型166
第6章3D模型的转化和求解172
第7章感应电机186
7.1感应电机模型187
7.1.1.感应电机基本信息187
7.1.2.电机几何模型及剖分设置189
7.2电机有限元模型面域分配、电路及材料信息195
7.2.1.有限元模型的面域分配195
7.2.2.材料添加199
7.2.3.电路设置200
7.3利用2D AC稳态场仿真电机性能201
7.3.1.工程设置201
7.3.2.2D AC稳态场计算感应电机起动性能204
7.3.3.2D AC稳态场计算电机铁耗205
7.3.4.2D AC稳态场计算电机机械特性210
7.3.5.2D AC稳态场计算电机额定运行点工作性能213
7.4利用2D瞬态场仿真感应电机恒转速运行217
7.4.1.工程设置217
7.4.2.结果查看219
7.4.3.转矩、电流曲线221
第8章斜槽电机223
8.1斜槽电机几何模型224
8.1.1.斜槽电机基本信息224
8.1.2.电机几何模型及剖分设置225
8.2电机模型基本设置228
8.2.1.电机几何模型的面域分配228
8.2.2.材料添加228
8.2.3.电路设置230
8.3利用瞬态场仿真斜槽电机性能231
8.3.1.工程设置231
8.3.2.结果查看234
8.3.3.转矩及相电流脉动情况235
第9章表贴式永磁无刷电机237
9.1利用overlay快速建立电机几何模型238
9.1.1.表贴式永磁无刷电机基本信息238
9.1.2.建立电机几何模型239
9.2材料及电路设置246
9.2.1.添加材料246
9.2.2.建立外电路247
9.3表贴式永磁无刷电机矩形波驱动下恒转速运行251
9.3.1.结果分析254
9.4表贴式永磁无刷电机PWM调制下恒转速运行265
9.4.1.结果分析265
第10章电励磁同步电机268
10.1电励磁同步发电机几何模型269
10.1.1.电励磁同步电机基本信息269
10.1.2.电机几何模型及剖分设置270
10.1.3.电机几何模型剖分设置279
10.2电机模型基本设置280
10.2.1.电机几何模型的面域分配280
10.2.2.材料添加285
10.2.3.电路设置287
10.3电励磁同步电机短路工况瞬态分析288
10.3.1.空载运行288
10.3.2.电励磁同步电机单相短路瞬态仿真294
10.3.3.电励磁同步电机单相短路瞬态仿真299
第11章Python命令简介305
第12章FLUX使用常见问题回答309

Flux简介

Flux是专业的电、磁、热有限元分析软件，是用于电磁分析和电热分析的2D和3D软件包。软件以有限元法为基础，对产品进行电磁和电热优化设计，具有可靠、易用、精确、高效的特点，能够提供精确仿真结果，降低产品成本，缩短研发周期。软件主要应用领域为：电磁、电磁热耦合、电磁机械耦合、电声学和驱动设备技术等。

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