核心提示：　　AnsoftEM在電機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用李帥，彭國(guó)平，魚振民，易萍虎（西安交通大學(xué)，西，西安案，用Maxwell2D模塊進(jìn)行磁場(chǎng)研究和運(yùn)動(dòng)仿真，以場(chǎng)路結(jié)合的方法進(jìn)行電機(jī)精確設(shè)計(jì)，取得了較理想的設(shè)計(jì)效果。

　　AnsoftEM在電機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用李帥，彭國(guó)平，魚振民，易萍虎（西安交通大學(xué)，西，西安案，用Maxwell2D模塊進(jìn)行磁場(chǎng)研究和運(yùn)動(dòng)仿真，以場(chǎng)路結(jié)合的方法進(jìn)行電機(jī)精確設(shè)計(jì)，取得了較理想的設(shè)計(jì)效果。

　　1AnsoftEM軟件包簡(jiǎn)介器件分析設(shè)計(jì)以及機(jī)電系統(tǒng)與電子系統(tǒng)仿真本文重點(diǎn)介紹在電機(jī)設(shè)計(jì)中用到的RMxprt模塊和Maxwell 2D模塊。

　　模塊RMxprt是旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)軟件，用于單相和三相感應(yīng)電機(jī)、直流永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)、永磁調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)直流永磁電動(dòng)機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)和三相同步發(fā)電機(jī)永磁同步發(fā)電機(jī)、交直流兩用電機(jī)全壓起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)等11種電機(jī)的設(shè)計(jì)可迅速的探索設(shè)計(jì)空間，找出最佳電機(jī)設(shè)計(jì)方案和初始尺寸，在精確設(shè)計(jì)之前，利用經(jīng)典解析法和等效電路，快速獲得近似的仿真結(jié)果，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的評(píng)估。

　　Maxwell2D具有靜電場(chǎng)、線性和非線性磁場(chǎng)傳導(dǎo)電流場(chǎng)和渦流場(chǎng)的分析和計(jì)算功能，可方便地計(jì)算沒有或可以忽略三維影響的電磁部件。

　　Maxwell2D的Transient功能采用先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)表面算法，無(wú)論分析或計(jì)算物體移動(dòng)到任何位置和角度都無(wú)需對(duì)模型進(jìn)行重新剖分就可以快速精確地仿真電磁場(chǎng)二維時(shí)變問(wèn)題它允許用戶對(duì)場(chǎng)源輸入、電路元件機(jī)械量位時(shí)間步長(zhǎng)和模擬停止時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)控丨可用于電機(jī)等電磁部件的瞬態(tài)分析，能夠提供完整的場(chǎng)解和機(jī)電數(shù)據(jù)，如磁通分布、局部飽和、反電動(dòng)勢(shì)變化動(dòng)力和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)、速度響應(yīng)和位置圖等。

　　2用AnsoftEM設(shè)計(jì)分析一臺(tái)永磁直流電動(dòng)機(jī)本文用上述提到的兩個(gè)模塊設(shè)計(jì)了一臺(tái)永磁直流電動(dòng)機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了有限元分析，取得了較好的成果該直流電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)為：額定功率38W，額定電壓24V，額定轉(zhuǎn)速3500r/min，要求轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)要小。在本文中，采用呢xprt進(jìn)行初始方案的選定，利用Maxwell 2D進(jìn)行電磁場(chǎng)分析以及電機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真，進(jìn)行更加精確的設(shè)計(jì)。

　　21初始設(shè)計(jì)方案的選定首先根據(jù)同類規(guī)格電機(jī)的參數(shù)初步選定設(shè)計(jì)方案，在RMxprt的集成用戶界面中輸入定子、轉(zhuǎn)子和鐵芯的幾何形狀、繞組結(jié)構(gòu)、材料特性和機(jī)械負(fù)荷數(shù)據(jù)，程序運(yùn)行后便得到了電機(jī)在穩(wěn)態(tài)、無(wú)負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)、故障額定電流轉(zhuǎn)矩和效率等曲線和參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)和曲線評(píng)估了設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣后再次返回用戶界面進(jìn)行調(diào)整設(shè)計(jì)，如此反復(fù)，最后得到了一個(gè)比較滿意的結(jié)果文中給出了由RMxprt生成的最后方案的性能曲線圖（~ 4）和主要尺寸數(shù)據(jù)（表1）該永磁電機(jī)所用的永磁材料為粘結(jié)釹鐵硼，剩磁磁密為0.65T，矯頑力為440KA/m；永磁磁極為瓦片型徑向充磁，極數(shù)為2表1電機(jī)主要尺寸數(shù)據(jù)（mm）電樞直徑電樞長(zhǎng)度氣隙長(zhǎng)度永磁體厚度K磁體長(zhǎng)度定子外徑38 22 0.5 4 22 53轉(zhuǎn)速一效率曲線2D的接口功能生成了Maxwell 2D計(jì)算模型，以便下一步仿真和精確設(shè)計(jì)。

　　2.2使用Maxwell2D精確設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)采用等效磁路的方法計(jì)算中的許多系數(shù)需要利用電磁場(chǎng)計(jì)算和2D提供的磁場(chǎng)分析還可計(jì)算其他一些電機(jī)參數(shù)，如空載漏磁系數(shù)、計(jì)算極弧系數(shù)等，為場(chǎng)路結(jié)合進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)提供了條件。

　　3結(jié)論在電機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用AnsoftEM可以將繁瑣抽象的設(shè)計(jì)分析過(guò)程變得簡(jiǎn)單直觀用RMxprt計(jì)算一個(gè)方案只需幾分鐘，這使得可以從幾十乃至幾百個(gè)方案中快速挑選一個(gè)最佳方安。Maxwell2D的電磁場(chǎng)分析，瞬態(tài)仿真功能及其后處理功能使得電機(jī)的精確設(shè)計(jì)成為可能?？梢钥闯?，把AnsotfEM用于電機(jī)設(shè)計(jì)中，勢(shì)必會(huì)大大簡(jiǎn)化電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短電機(jī)的開發(fā)周期，減小開發(fā)成本0改進(jìn)設(shè)計(jì)后的氣隙磁密波形