RMxprt-調(diào)優(yōu)分析案例

作者：電機(jī)設(shè)計(jì)青年/MotorDesign Youth

時(shí)間：20211221

作者簡介：曾擔(dān)任ANSYS低頻電磁工程師一職，后入職電機(jī)企業(yè)，從事電機(jī)產(chǎn)品研發(fā)工作，電機(jī)類型涉及電勵(lì)磁同步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、空心杯電機(jī)、軸向磁通電機(jī)等，應(yīng)用行業(yè)涉及新能源汽車、航空、醫(yī)療器械等，精通軟件且設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)豐富。

RMxprt軟件擁有一個(gè)方便實(shí)用的調(diào)優(yōu)分析功能。調(diào)優(yōu)分析，簡單說，是先對設(shè)計(jì)變量進(jìn)行一個(gè)大步長的掃描，查看輸出變量在哪一個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)可能存在最優(yōu)值，進(jìn)而再對在該區(qū)間范圍進(jìn)行小步長的計(jì)算，從而可以縮短計(jì)算時(shí)間，提高優(yōu)化設(shè)計(jì)效率。

本文使用一個(gè)RMxprt自帶的算例，來演示調(diào)優(yōu)分析的具體操作過程。

1 打開算例

? File-Open Example或Desktop-Example：RMxprt/bldc/ws-1；

? 另存為文件：更改保存目錄和文件名；

圖1 算例文件目錄

2 求解計(jì)算

? Pole-Embrace極弧系數(shù)：0.7；

? 求解；

圖2 Pole屬性框

? Results-Create RMxprt Report-Rectangular Plot：創(chuàng)建齒槽轉(zhuǎn)矩曲線；

圖3 創(chuàng)建輸出變量

圖4 齒槽轉(zhuǎn)矩曲線

3 大步長參數(shù)化分析

? 將永磁體極弧系數(shù)設(shè)置為變量：embrace；

圖5 添加變量

? 添加掃描變量及掃描范圍：Optimetrics-Add-Parametric-Sweep Definitions選項(xiàng)卡：embrace從0.5~0.8、間隔0.05變化，單擊Add選項(xiàng)；

圖6 添加參數(shù)化求解器

? 添加輸出參數(shù)：將Cogging Torque參數(shù)作為輸出參數(shù)；

圖11.9 添加輸出參數(shù)

? 求解：ParametricSetup1-Analyze；

? 繪制輸出參數(shù)與embrace曲線：Domain-Parameter，Torque-Cogging Torque Parameter；

圖10 齒槽轉(zhuǎn)矩隨極弧系數(shù)變化曲線

? 修改掃描變量及范圍：雙擊單開ParametricSetup1，重新設(shè)置變量及其掃描范圍，并單擊Update；

圖11 修改掃描變量及范圍

? 在該曲線上出現(xiàn)兩個(gè)極小值，但是極小值出現(xiàn)的點(diǎn)不夠精確，需要對0.6~0.7范圍進(jìn)行精確查找；embrace=0.5時(shí)雖然齒槽轉(zhuǎn)矩降到0.0012mNm，對優(yōu)化齒槽轉(zhuǎn)矩而言可能達(dá)到最優(yōu)值，但永磁體的可放置空間沒有充分利用，可能引起電機(jī)負(fù)載性能的下降；

圖12 齒槽轉(zhuǎn)矩隨極弧系數(shù)變化曲線

4 小步長調(diào)優(yōu)分析

? 調(diào)優(yōu)設(shè)置：調(diào)優(yōu)變量的范圍0.6~0.7，調(diào)優(yōu)步長為0.01；

圖13 調(diào)優(yōu)設(shè)置

? 調(diào)優(yōu)求解：勾選Real time，取消勾選Browse available variations，拖動(dòng)右側(cè)滑塊，軟件會自動(dòng)計(jì)算滑塊所對應(yīng)的變量值，并自動(dòng)更新曲線；

圖13 調(diào)優(yōu)求解

? 調(diào)優(yōu)結(jié)果：當(dāng)embrace=0.67時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩取得極小值；

圖14 調(diào)優(yōu)結(jié)果

? 對比：調(diào)優(yōu)結(jié)果：當(dāng)embrace=0.7時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩取最大值為665.05mNm；當(dāng)embrace=0.67時(shí)，齒槽轉(zhuǎn)矩取最大值為114.508mNm，下降了82.78%；

圖15 齒槽轉(zhuǎn)矩曲線@embrace=0.67&0.7

5 小結(jié)

本文通過一個(gè)簡單的算例介紹了調(diào)優(yōu)分析的具體操作，這個(gè)功能對于Maxwell軟件來說，操作也是相同的。RMxprt磁路法設(shè)計(jì)軟件是Maxwell軟件進(jìn)行電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，RMxprt更多的側(cè)重于對電機(jī)結(jié)構(gòu)、基本理論的掌握，這也是電機(jī)設(shè)計(jì)者所應(yīng)具備的最基本的知識。

RMxprt電機(jī)設(shè)計(jì)精講課程，基本上涵蓋了軟件的全部內(nèi)容，包括定轉(zhuǎn)子鐵芯的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、繞組和電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電機(jī)運(yùn)行方式和負(fù)載類型、報(bào)告創(chuàng)建和編輯、自定義繞組、各種電機(jī)參數(shù)含義講解、參數(shù)化分析/調(diào)優(yōu)分析/優(yōu)化分析、GRM模塊、Maxwell模型向?qū)А④洿挪牧?永磁材料設(shè)置等，其中有些內(nèi)容與Maxwell的操作是相同的。作者計(jì)劃以ANSYS Maxwell為平臺，以電機(jī)電磁設(shè)計(jì)為內(nèi)容，打造全系列的課程，RMxprt電機(jī)設(shè)計(jì)精講是第一部分內(nèi)容，更是基礎(chǔ)，針對Maxwell的教程預(yù)計(jì)在明年會推出，期望能夠提高電機(jī)設(shè)計(jì)工程師的仿真計(jì)算能力，也希望大家能夠連續(xù)學(xué)習(xí)，并予以收藏和關(guān)注，謝謝大家的支持!