三维旋转模拟指南

在上一篇文章中，comsol多物理学中机械机械，磁接口机械旋转旋转电动机动机和发电机这样的的机械今天今天今天今天今天今天今天今天今天今天今天今天我们我们我们将以三维三维发电机发电机发电机发电机二维模型。会重点阐述扇区和边界的概念概念使用案例案例

模型：永磁交流发电机发电机

正前面的，我们我们阐述的概念，因此，因此将讨论讨论讨论永磁发电机教程中扇区扇区扇区一部分得到完整的仿真结果。这着着我们只要求解解原始原始原始几何几何几何几何几何几何的的的

左：发电机三维示意图，切下切下那转子，和定子绕组：两图：两两两个视图视图视图中中。

左：二维发电机的截面几：交流。图：交流交流的扇形。。。。

模拟三维旋机械的关键步骤

以上方几何例，我们我们我们讨论旋转机械的关键步骤步骤。对于对于这个这个这个交流交流发电机，首先，首先选择，随后旋转，磁，磁接口，研究研究选择稳态。，定义，定义参数，包括包括数，导线以及转速/分钟）

交流发电机时包含的。。

几何

旋转两零：定子。。。。表示不同的独立联合体。形成装配用于的定型，并并在在定义下自动一致。三维模型，定子中中中会添加空气域空气域

几何序列转子域和定子域。。

几何“形成”，分离定型，分离分离转子域一致设置。定义节点下下可以选择边界边界和边界边界

定义

在定义分支下，选择实体，如域如域边界我们可以以下几个：

• 定子线圈
• 永磁体
• 旋转域
• 稳态域
• 周期性：转子：转子
• 周期性：定子：定子

物理场处理过程过程中，涉及过程过程模型组件还从上述上述几个个几几何实体中中作选择。在同一一分支分支下还

旋转，磁，磁接口

旋转，磁，磁接口利用种（混合公式公式）磁矢势MVP）和磁标势（MSP）。。两个还分别在在磁场和磁场，无无接口中。

MSP公式自由度较少，因此在在连续性或扇区对称等成中密度密度，可时时时时准确。。因此因此因此旋转，磁，磁接口中的磁通量守恒特征。

MSP和mvp区域，以及以及边界。

左上中，定子一的定子定子，铁芯和和用用用用用是模拟模拟模拟模拟的。的的转子转子铁芯铁芯，，，永磁体永磁体和空气域设置，就就用安培定律MVP区域由于由于由于由于公式电域电域电域，因此针对带带感应感应感应感应涡流涡流模拟模拟模拟定子定子定子铁芯区域并计算。。但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是但是（（（（（

这种，MSP区域都只简单相连句句说说说说，MSP区域区域区域未未未包含包含包含包含包含包含带带带带带带电导体导体导体的的闭合回路闭合回路。。下图下图下图显示显示显示显示了区域中曲线曲线“束缚”了了有电流通过的的的区域区域（线圈线圈线圈线圈线圈线圈。。这类拓扑。。

MSP区域并简单的无效。。

msp开始：首先，添加添加第一个守恒特征相对磁导率的，并，并引用材料节点中的材料空气。

MSP模拟模拟。。

接着，添加一个磁通量守恒守恒特征特征B-H曲线通常在材料节点定义，例如例如中的软铁（无损失）。另外，非线性非线性曲线通过外部材料特征在定义，此此位于全局定义下的材料节点中。

模拟转子的线性非线性磁性材料。

要模拟区域，“可以”磁通量守恒特征特征本构设成成剩余磁通密度或磁化。柱标系于在向指派磁化。

转子中磁体的模拟。

要模拟，可，可使用多匝线圈特征。线圈为了测量绕组中电压（电流电流为。）线圈长度倍增因子16），便（本本本例例为为为为为为为总总总总长度几何分析子节点。一步涉及指定定子的的的的的输入输入和和“和”输出边界边界边界条件。

利用多特征定子线圈。还了了了几何分析分析分析分析子子子的的设置以及以及以及输入“输入”和“输出”边界边界边界边界。

要模拟区域，向向添加一个个安培定律定律定律特征特征。本通过通过相对磁导率设置为有限线性材料，或或通过通过H-B曲线选项改为磁性曲线。与转子相似，“ h-b曲线”通常在在在在材料节点下不过不过，如果和的材料不同，则，则要在材料节点下两种的非线性材料。

“安培”应用定子铁芯区域线性和非线性的选项都已突出。

要获得高数值稳定性，可以可以将将磁标势场度规修复mvp区域区域矢势域个个矢势域。包含包含在在在在在包含包含区域中。。或者或者或者说种中，度规修复都至少由点。为此此高级设置栏的确保值上约束复选框只有在模型的的显示按钮中了高级物理场接口选项栏之后，才才上述。。此教程提供了深入的探讨。

另外，数值收敛要求不得为举例，材料节点（空气和软铁）中电导率中电导率为10 s/m，这时mvp用于用于。。。

向不同多后后后，“安培”现在定律定律定律定律现在现在仅仅适用于适用于适用于适用于适用于适用于适用于适用于适用于适用于求解求解求解求解求解求解的定子定子定子空气域空气域。默认默认默认默认的的的的混合混合混合混合混合条件。

左：默认“安培”的的：默认：默认“混合”边界公式边界条件的。。。。。

现在我们边界到几何分割成个产生产生边界上。。如果如果所有所有扇区扇区扇区完全完全连续性。如果几何相同相同，但相的（即永磁体永磁体或或或或或或方向反周期性后一于发电机示例示例，因为因为示例的磁化是的的。。。建议建议使用使用使用使用使用两两两两种不同不同的特征特征特征特征特征特征特征特征特征特征特征特征特征边界。

转子区域定子使用了的周期性条件。

将扇区对称成对到转子和定子的的在窗口窗口中中中中中中中窗口窗口窗口窗口区数和和和周期性周期性的的类型（（与指定指定指定指定指定一致一致一致）扇区对称与连续对特征的，同时将循环称应用非重叠区域。。

反周期性的扇区对。。

要使收敛，MSP的解唯一此此零磁标量势。如果有个不同的的的的即即即即即即即区域区域区域区域各各有有一），则各个个个个

点约束的。

最后，利用指定旋转或指定旋转速度特征添加旋转。可以可以旋转角，它指定旋转角旋转角的函数函数。。后者后者后者可以可以输入输入输入一一一个个恒定恒定恒定的角角角角角角角角角角

Z- Z-轴进行指定。。

网格剖分

只要模型周期性条件，那么那么边界目标边界的网格必须必须完全完全，将，将，将自由三角形网格或映射网格应用源。，使用，使用复制面特征将的复制到目标边界。。

此外此外此外对从源目标的场物理量物理量物理量物理量物理量物理量物理量物理量边界边界边界边界边界的的（（（（边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界边界完全控制这些。

尽可能地使用扫掠网格或映射网格，这样可以网格的数量。先自由于于于于于于于匝匝线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈线圈特征特征特征特征一端一端于定子和之间的空气域。

左：周期性条件边界和边界的的的特征特征：三右：三三三发电机发电机扇形模型中使用的的

求解器设置

旋转，磁，磁接口支持类：：稳态和瞬态最而言，最仿真的是始值要物理相符。。举例举例。

至于三维发电机扇区发电机扇区

1. 线圈几何分析：针对“多匝”特征特征使用的计算线圈方向方向
2. 稳态：计算计算的产生静磁场静磁场
3. 瞬态：对发电机仿真，上上步骤解作为始值始值

提升仿真性能

性能性能，可以对在模型中有限元网格的离散阶次。。。。msp和msp默认msp默认默认默认的离散阶次都是是次次

为修正，先，先单击显示按钮，启用离散化通过机器，磁接口，磁接口，将mvp和msp中msp中中任个两两个的离散阶。。。

结果

求解，可以，可以二维扇形和三维扇形数据集几何要添加扇形，右键数据集数据集数据集数据集结果节点下的数据集。如果反周期性，则指定。接下来，勾选，勾选高级栏中旋转时的反相复选框使用数据集的绘图都显示后的几何全貌全貌。如果如果你你的的模型模型模型和和本本本文文示例示例示例示例一样一样一样三维镜像数据集完整另的解。。，“三维镜”数据数据集集可以添加添加在在在在在三三三维扇形维扇形维扇形维扇形维扇形数据数据数据数据数据集

利用变量rmm.vcoil_1可以直接线圈感应，此电压，此变量于于一维绘图组下的全局绘图（（（），可以变量数八八），可以可以二维扇形模型中定子线圈线圈长度倍增因子可以获得模型线圈的感应电压。

左：旋转扇形模型磁通密度密度密度密度：和和：利用：利用“二维扇形”二维扇形数据数据数据重建的完整几何。。红线用于区分

：永磁体永磁体铁芯的磁通密度密度和和体体体体体体体体体体体体体体体体和和和和扇形模型模型的在在t = 0.01 s时时密度密度密度（（（灰度标（）“三”数据集的完整几何。

左：二二中使用磁性磁性二次单元感应感应定子线圈定子线圈：三。右：三：三三三维扇形模型模型中中使用使用非线性磁性

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