开关磁阻电机SRM（Switched Reluctance Machine）具有结构简略巩固、可靠性强、起动转矩大、容错性好等长处，在矿山机械、电动轿车及航空航天等范畴得到广泛使用[1-4]。但SRM作业进程是高度非线性的，无法严厉列写相电感和相电流的具体解析表达式，这给前期规划带来很大困难。因而需求凭借有限元软件对SRM的电磁特性进行剖析。
本文选用ANSYS软件的APDL言语树立三相12/8结构SRM的二维有限元模型并对其静态磁场特性进行剖析[5-7]。具体叙说了几许建模、网格剖分、载荷施加、边界条件、求解及后处理等进程，剖析随电机转子方位改变的静态磁场，获得了电感、磁链及转矩等数据。
1 有限元模型的树立及求解
整个电机建模进程分为前处理、求解及后处理3部分，如图1所示。
1.1 模型树立
前处理进程是有限元剖析电机磁场的一个重要进程。因为本文选用ANSYS软件的APDL言语树立SRM的二维有限元模型，其相对菜单图形用户界面GUI（Graphical User Interface）操作的长处在于项目的可移植性强。在树立模型时，把项目中运用的电机结构尺度、电机的资料特点等参数变量化，并依据不通过开发项目设定赋具体的值。别的把项目文件名以及建模用的单元等信息放在程序前面部分。这样，假如再开发别的一个相似项目时，只需求修正项目文件名、建模单元信息、电机尺度、资料特点等参数变量值即可，项目程序的可移植性十分强。
树立待建模电机的几许模型是前处理进程的一种重要环节。建模的原则是由点生线，由线生面。因为SRM电机截面的对称性，在树立模型时，定子部分能够先树立一个定子齿和绕在该齿上的线圈，然后使用Agen指令句子进行12份30°轴中心阵列，即可得到完好的12/8结构SRM定子部分模型。同理，转子部分亦可先树立一个转子齿及其齿中心对称线45°范围内模型，然后使用Agen指令句子进行8份45°轴中心阵列，即可得到完好的12/8结构SRM转子部分模型。电机定子部分包含定子、绕组和接近定子的一半定转子间气隙面积。转子部分包含转子、转轴、转子齿间槽面积和接近转子的一半定转子间气隙面积。图2所示为标有AREA单元标号的12/8结构SRM的几许模型。
模型树立后，即可依照实践电机特性对各AREA单元进行赋资料特点。完结此进程后，即可进行剖分操作。剖分操作时应防止模型中呈现尖角(如倒角部分)；防止模型中呈现面积比过大的区域，如气隙与周围区域；防止模型中呈现极不规矩的形状，如包含气隙在内的一切空气区域。对电机而言，应由气隙开端剖分，即先进行电机定转子间的气隙的剖分。图3为电机剖分图，其间图4为定转子气隙部分剖分图。
1.2 求解
若求解m种不同方位时n种电流下的电机磁场数据，需求别离树立m×n次模型一步一步地求解，十分繁琐。为了进步核算功率，树立模型时，将电机转子部分作为一个旋转组件，并设定一个旋转视点变量，这样每次程序执行时只需求为该旋转视点变量赋值，将此旋转组件旋转至相应方位，而不需求从头编写程序树立电机模型，最终将归于转子部分旋转组件的气隙圆环与归于定子部件的气隙圆环接近单元兼并，一起使用一个循环在绕组中加载不同电流即可求解出相应方位时不同电流下的电感、磁链等电磁数据。这样SRM在m种不同方位时n种电流下的磁场数据只需求通过m次的程序核算即可。依照以上思维确定好方位循环和电流循环之间的联系后，一般把电流环嵌套于方位环中为宜。
别的在定子轭部最外层的一切单元施加矢量磁位Az=0条件，保证电机模型外没有磁场散布。模型的求解器选用直接波前法求解器，其指令句子为：“Eqslv, Front”。为了进步求解精度，每一个加载核算步的收敛迭代次数设为40。
2 仿真成果及剖析
求解完毕后，能够用菜单操作或许指令行显现SRM在相应方位及相应相电流励磁时的静态磁场散布，如图5所示为12/8结构SRM在定转子对齐方位和不对齐方位时的磁力线散布图。
图6所示为对应图5（a）定子齿和转子齿对齐方位和图5（b）定子齿和转子槽对齐方位时的磁通密度矢量图。
模型程序中，把在不同方位时不同电流的SRM相电感数据、相磁链及转矩数据别离写入L.dat、ψ.dat和T.dat文件中，翻开后提取数据到专业绘图软件(如Origin)即可得到图7～图9所示的电机电感L(θ，i)、磁链ψ(θ，i)和转矩T(θ，i)特性曲线簇。电感L(θ，i)、磁链ψ(θ，i)和转矩T(θ，i)的数据可为MATLAB/Simulink等办法树立SRM的动态功用剖析模型供给参阅数据。
本文具体叙说了使用ANSYS软件的APDL言语树立三相12/8结构SRM的二维有限元模型进行静态电磁剖析的几许建模、网格剖分、载荷施加、边界条件、求解及后处理等进程，完成了转子组件的主动旋转并与定子组件单元耦合的功用。使用ANSYS软件的APDL言语树立电机模型的程序可移植性强、求解功率高，核算成果对电机的静态功用剖析具有参阅价值。
参阅文献
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