JMAG 功能教程 | 使用线圈模板创建旋转电机的线圈几何图形_焊接

JMAG 功能教程 | 使用线圈模板创建旋转电机的线圈几何图形

艾迪捷

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简介

在分析电动机和发电机时，也可以将线圈端部创建为3D几何形状，以解决诸如由线圈产生的磁通量影响之类的现象。在JMAG中，只需设置参数即可创建包括线圈端部在内的3D线圈几何形状。

该文档描述了使用线圈模板创建分布式绕组线圈的方法。

图1创建了线圈端几何结构的电机

关键词：线圈模板、线圈端、电机、发电机、几何体编辑器

功能说明

[Coil Template]功能用于通过指定数值参数来创建包含线圈端部的几何形状的目的。它们用于诸如电机之类的旋转电机中。

表1-1列出了本文档中介绍的线圈模板的功能。

表1-1线圈模板功能

执行程序

在该文件中，分布式绕组线圈的几何形状被添加到电动机的定子中。描述了通过使用线圈模板功能指定参数来创建具有焊接端的3D线圈几何形状（图2-1的上部）和不具有焊接部分（皇冠端）的3D线圈几何形状（图2-1的下部）的过程。

图2-2显示了运行该过程的流程图。

图 2-1 定子和分布式绕组线圈几何结构

图 2-2 程序运行流程图

2.1启动JMAG-Designer

启动 JMAG-Designer。

1.启动JMAG-Designer。

2.2启动几何编辑器

启动几何编辑器。

1.右键单击[Project Manager]树中的[Project]。

2.从上下文菜单中，选择[Geometry Editor]> [Create Geometry]（图2-2-1）。

3.如果出现警告消息框，请单击 [Yes]（图2-2-2）。

出现[Save As]对话框。

4.指定名称并保存位置。

输入“ JFT018GeometryCreationUsingCoilTemplate”作为此示例的标题。

5.单击 [Save]按钮。

几何编辑器打开（图2-2-3）。

图 2-2-1 [Create Geometry] 上下文菜单

图 2-2-2 警告信息框

图 2-2-3 几何编辑器

2.3加载几何体

将JMAG几何体文件A加载。

1.从菜单栏中选择[File]>[Open]。

此时会出现[Open File] 对话框。

2.选择JMAG几何图形文件A（.jmdl）。

3.单击[Open]。

打开JMAG几何文件A（图2-3-1）。

图2-3-1 JMAG几何文件A

2.4启动线圈模板

设置零件并启动线圈模板以创建线圈几何图形。

1.在[Model Manager]树中右键单击[Assembly]。

2.从关联菜单中选择 [Create Part]。

[Part.2]在[Model Manager]树中创建。

3.右键单击 [Part.2]。

4.从关联菜单中选择[Properties]。

此时会出现 [Properties]对话框。

5.设置参数（表2-4-1）。

6.单击[OK]。

[Properties]对话框关闭。

7.在工具栏中点击 [Coil Template]（图2-4-1）。

显示[Coil Template]设置面板。

图2-4-1线圈模板

表2-4-1线圈模板[Geometry]面板设置值

（*注意）如果所需颜色在[Color]按钮列表中不可用，则通过单击按钮选择任意颜色。此处使用自定义颜色（#aa5500）。

2.5设置线圈几何形状

线圈模板功能确定线圈几何图形。

1.请参阅表2-5-1在[Coil Template]设置面板的[Geometry]面板中配置设置值。

当前正在创建的线圈几何以黄色显示。

2.确认创建的几何。

到目前为止，在整个过程中创建的几何形状均如图2-5-1所示。

选中[Fillet]复选框将使转角平滑，而清除[Fillet]复选框将创建规则的正方形（图2-5-2）。

图2-5-1在[geometry]面板中配置设置后的线圈几何形状

图2-5-2圆角几何比较

（左：带圆角，右：不带圆角）

表2-5-1线圈模板[Geometry]面板设置值

2.6设置极数，槽数，层数和节距

设置线圈模板的极数，槽数，层数和节距。

1.请参阅表2-6-1在[Coil Template]设置面板的[Winding]面板中配置设置值。

当前正在创建的线圈几何以黄色显示。

2.确认创建的几何。

到目前为止，在整个过程中创建的几何图形均如图2-6-1所示。

图2-6-1在 [Winding]面板中配置设置后的线圈几何结构。

表2-6-1线圈模板 [Winding]面板设定值

2.7设置路径（焊接端）

在此处定义路径以使用考虑将线圈匝与实体连接的焊接零件来创建线圈几何形状。

如果用户希望创建没有焊接零件的几何体，请参阅2.8。

1.在[Coil Template]设置面板的[Path Dimension]面板中，将[Winding Direction]设置为[Counterclockwise From Outside]。

线圈的绕线方向从内部改变为从外部逆时针（图2-7-1）。

2. 在 [Path Dimension]面板上将缠绕方向设置为[Counterclockwise From Inside]。

3.在[Path Dimension] 面板的 [Bending Angle]中输入“ 10.0”。线圈启动角度发生变化（图2-7-2）。

[Use Bending Angle To Folded]项目同时添加到设置面板。

4.选中 [Use Bending Angle To Folded]复选框。

线圈的折叠部分具有一定角度，从而改变了线圈的形状（图2-7-3）。

5.请参阅表2-7-1，在 [Path Dimension]面板中配置设置值。到目前为止，在整个过程中创建的几何图形均如图2-7-4所示。

6.选中 [Option] 面板中的 [Use Folded Solid]复选框。

线圈端部通过实心以H形彼此连接而不直接折叠。清除此复选框后，将显示直接折叠的几何。（图2-7-5）。

7.清除[Eliminate Twist With Loft] 复选框。

线圈端上表面扭曲成V形。选中此复选框后，将消除扭曲（图2-7-6）。

8.请参阅表2-7-2在[Option]面板中配置设置值。

9.请参阅表2-7-3在[Tool]面板中配置设置值。

10.确认创建的几何。

到目前为止，在整个过程中创建的几何图形均如图2-7-7所示。

11.单击[OK]。

[Coil Template]设置面板关闭。

图2-7-1缠绕方向

（左：从内侧逆时针，右：从外侧逆时针）

图2-7-2使用启动角度的线圈组

图2-7-3线圈设置为在折叠部分也使用启动角度

图2-7-4在[Path Dimension]

面板中配置设置后的线圈几何结构

图2-7-5考虑了线圈折叠实体的线圈端部几何形状

（左：已考虑，右：未考虑）

当设置[Use Folded Solid]时，线圈上表面轮廓也会从方形变为方形。

图2-7-6考虑线圈端上表面扭转的线圈端几何形状

（左：已考虑，右：未考虑）

图2-7-7在[Path Dimension]

[Option]和[Tool]面板中配置设置后的线圈几何结构

表2-7-1线圈模板[Path Dimension]面板设置值

表2-7-2线圈模板[Option]面板设置值

表2-7-3线圈模板 [Tool]面板设置值

2.8设置路径（皇冠端）

在此处定义路径以创建没有焊接零件的线圈几何形状，该零件不考虑如何在线圈端部配置折弯。

如果用户希望使用焊接零件创建几何图形，请参阅2.7。

1.请参阅表2-8-1在[Coil Template]设置面板的[Path Dimension]面板中配置设置值。

当前正在创建的线圈几何以黄色显示。

在设置过程中，消息（警告）将出现在模型显示屏的左上方，并且不会显示线圈形状预览，但是下一步可以解决此问题。

2.选中[Option] 面板中的[Specify Folded Bend Type]复选框。

同时显示[Bend Type]项目和 [Max Fillet Radius]项目。图形窗口左上方的消息将不再显示，并且将应用适当的设置。

3.将[Bend Type]设置为[Loft]。

[Specify Folded Angle]项目同时添加到设置面板。

4.选中[Specify Folded Angle]复选框。

同时显示[Folded Angle]项目。

线圈的折叠部分具有规定值的角度弯曲。清除此复选框后，线圈将以相同的角度向后折叠。（图2-8-1）。

此处，折叠角设置为默认的10度角。

5.请参阅表2-8-2在[Option]面板中配置设置值。

6.请参阅表2-8-3在[Tool]面板中配置设置值。

7.确认创建的几何。

到目前为止，在整个过程中创建的几何图形均如图2-8-2所示。

8.单击[OK]。

[Coil Template]设置面板关闭。

图2-8-1指定折叠角度的线圈几何结构

（左：未指定，右：以10度的角度指定）

图2-8-2在[Path Dimension]

[Option]和[Tool]面板中配置设置后的线圈几何结构

表2-8-1线圈模板[Path Dimension]面板设置值

表2-8-2线圈模板[Option]面板设置值

表2-8-3线圈模板[Tool]面板设置值

2.9设置第二个及以后线圈的位置

通过复制使用线圈模板创建的第一个线圈来添加第二个及以后的线圈。

1.在[Model Manager]树的[Assembly] > [Coil]下选择[Coil Template]。

2.按住键盘上的[Ctrl]键的同时按[C]键，创建线圈模板的副本。

3.按住键盘上的[Ctrl]键的同时按[V]键七次，粘贴线圈模板的副本。

现在，总共有8个线圈模板位于[Coil]部分的下方（图2-9-1）。

4.右键单击副本[Coil Template.2]。

5.从上下文菜单中选择[Edit]。

显示[Coil Template]设置面板。

6.设置参数（表2-9-1）。

7.单击 [OK]。

[Coil Template]设置面板关闭。

8.重复步骤4至7的相同操作，并将[Coil Template.3]至[Coil Template.8]的表（表2-9-2至表2-9-7）中显示的参数设置。

9.右键单击[Coil]。

10.从上下文菜单中选择[End Part]。

在图2-9-2中显示使用2.7中描述的设置创建的线圈几何形状（带焊接零件），在图2.9.3中类似地显示使用2.8中描述的设置创建的线圈几何形状（无焊接零件）。

图2-9-1复制线圈模板

图2-9-2 2.7中设置的线圈几何形状

图2-9-3 2.8中设置的线圈几何形状

表2-9-1 [Coil Template.2] 设置

表2-9-2 [Coil Template.3] 设置

表2-9-3 [Coil Template.4]设置

表2-9-4 [Coil Template.5] 设置

表2-9-5 [Coil Template.6]设置

表2-9-6 [Coil Template.7]设置

表2-9-7 [Coil Template.8] 设置

来源：艾迪捷

竹中株式会社：VOLTA用于建筑结构优化

公司：竹中株式会社ESTECO软件解决方案：VOLTA优势：在短短四天内评估700多个设计在云端执行计算量大的多目标优化分析让更广泛的设计师和工程师团队可以访问仿真数据了解设计师、工程师和管理人员如何从ESTECO技术中获益，以简化他们的设计和建造过程。利用VOLTA的仿真过程和数据管理以及设计优化能力，他们共同评估了新公司建筑结构元素的性能，以最大限度地提高办公空间容量。“有了VOLTA，我们的设计师和工程师现在可以一键访问仿真结果，并在不依赖孤立的数据报告的情况下协同做出决策。”Toru Inaba，计算设计组，竹中企业集团设计、建造和仿真过程与数据管理的必要性传统上，设计和施工之间的合作在建筑、工程和施工（AEC）行业中发挥着重要作用。竹中公司是日本顶级建筑公司之一，通过其完整的设计和建造系统，确保最高水平的认证工艺和施工质量。这种方法将建筑、建筑技术和施工整合在从概念到竣工的统一工作流程中，取代了建筑项目的设计和施工阶段按顺序进行的传统方法。设计与建造系统具有许多优点：有效的沟通、统一的质量、有效的时间安排和成本超支，以及缩短完工时间。事实上，建筑师和工程师相互协作，共享数据，并了解各种需求，以提供创新的建筑解决方案并满足客户的期望。当竹中公司采用设计与建造系统时，它寻求一个可靠的仿真过程和数据管理（SPDM）平台。这就是为什么他们与ESTECO合作简化了整个仿真设计过程，跨团队管理大量数据，并缩短了产品开发时间。参与建筑项目的设计师、工程师和经理可以通过网络浏览器访问ESTECO VOLTA，并直观地与仿真过程进行交互。从运行3D建筑仿真到应用设计优化技术，分析结果并在内部云上共享数据，以进行协作决策。竹中的VOLTA用户场景：使具有不同专业知识的团队能够在3D建筑项目中有效协作在整个企业中运用3D建筑建模和设计优化技术对三维建筑模型进行手动参数化研究可能会成为一个耗时的过程，导致项目进度延误。竹中公司的设计师和工程师克服了这些挑战，从而广泛使用ESTECO过程自动化、集成和设计优化技术，大大加快了建筑仿真设计过程。通过将Rhino3D/Grashopper、Abaqus、Midas iGen等建模求解器或其他内部设计软件结合在modeFRONTIER强大的工作流程中，他们可以在短时间内执行复杂的仿真链并评估数千个复杂的几何形状。除此之外，应用ESTECO最先进的设计探索和优化算法来评估几个要求（房间大小、热舒适性、结构设计等）之间的相关性，并最大限度地提高建筑性能。在竹中，他们必须更进一步，在具有不同专业知识的团队中扩大3D建筑建模和设计优化技术的使用。事实上，设计师和工程师通常会进行简单的数据分析，并不一定对仿真和工作流设置的执行充满信心。此外，设计和建造方法需要参与仿真过程的不同参与者之间的有效合作，以进行更改并更新其模型以进行进一步分析。通过使用ESTECO VOLTA协作web平台在整个企业中扩展modeFRONTIER桌面解决方案功能，填补了这一空白。它使仿真专家能够创建并使仿真工作流准备好通过web执行。然后，设计师和工程师可以使用这些仿真模型，应用设计优化技术，并在VOLTA平台上分析结果。由于仿真数据可以在其内部云中访问，因此当需要更改设计时，他们更容易与要求更新CAD/CAE模型的仿真专家快速交互。最终，管理人员可以登录VOLTA网络平台，访问产品性能指标，并监控整个仿真产品开发进度。该场景已成功应用于新办公楼项目的早期设计阶段。VOLTA使不同团队可以使用仿真来优化结构元素，以确保最大的办公空间容量。案例：使用VOLTA网络协作平台合理化办公楼的楼板形状当竹中的设计师和工程师不得不合作评估新办公楼结构部件的性能时，扩大仿真和优化的使用成为了必然。分包项目要求大幅减少柱子数量，以充分利用办公空间。然而，根据日本的规定，立柱之间的预期距离约为17米，这是一个相当大的距离。这对楼板的平面有着不可避免的影响，楼板是用于建造楼板和天花板的常见结构元素。板需要一个合适的曲线来保证刚度。尽管如此，曲率增加的副作用可能会使板应力不平衡，并导致局部附加弯矩。解决方案不仅需要填充弯曲的板形状，还需要在某些区域包含大量的肋。为了实现这一点，该公司的设计师和工程师将3D建筑建模技术与ESTECO VOLTA协作web平台的使用相结合，以探索楼板的合理体积和覆盖范围。首先，他们使用Rhino3D/Grashopper创建和建模办公楼的形状，然后将其（在Grasshopper中）转换为Midas iGen中的网格，以进行结构分析。最后，利用python脚本提取了有限元分析的最大位移和应力等输出。不同仿真求解器之间的交互在ESTECO VOLTA平台环境中耦合的modeFRONTIER工作流中实现自动化。这使仿真专家能够上传modeFRONTIER工作流并通过web界面执行它。然后，结构工程师受益于VOLTA Advisor，这是一个用于高级后处理和数据可视化的网络环境，可以评估有限元分析模型的仿真结果，并验证所有结构的变形形状。对于同一项目，他们还通过VOLTA Planner仪表板进行了额外的分析，这是一个模块化界面，可以直观地应用多种优化策略。这使他们能够轻松创建新的仿真计划，更改参数约束、目标和约束条件，目的是在最小化建筑重量和楼板最大位移的情况下找到最佳设计。 Rhino3D/Grasshopper和Midas iGen：对办公楼的形状进行建模，并对其进行网格划分以进行结构分析。“得益于VOLTA HPC和Cloud功能，我们能够在短短四天内评估700多个设计。VOLTA Player界面允许在云上执行这些计算量大的多目标优化分析，而无需考虑如何远程使用资源”。竹中公司计算设计小组Toru Inaba也表示，使用VOLTA的主要好处之一是让更广泛的设计师和工程师团队可以访问仿真数据。“特别是，”Toru Inaba总结道，“我们的仿真专家可以与结构工程师分享如何使用VOLTA Advisor的最佳实践，VOLTA Advisor是一种用于高级数据分析和可视化的网络环境。VOLTA网络平台及其应用程序使我们能够真正实现设计和建造仿真过程的民主化。设计师和工程师现在可以一键访问仿真结果而不仅仅依赖于孤立的数据报告”。 VOLTA Advisor是一个先进的数据分析网络环境，可以评估模拟结果，并在最小化建筑重量和楼板最大位移的情况下选择最佳设计。来源：艾迪捷