基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析解读
电气工程毕业论文 永磁直线电机的有限元分析及计算
基于ANSYS8.0的永磁直线电机的有限元分析及计算学生姓名：指导教师：浙江工业大学信息工程学院电气工程系摘要永磁直线电机是一种具有很高定位精度的新型电机。
不同与其他励磁的直线电机，它采用永磁体作为励磁源。
研究其磁场分布及力特性具有重要意义。
相对于传统的解析法，有限元数值分析可以缩短电机的设计周期及减少设计成本，可对直线电机的磁场及力得出精确的分析。
ANSYS8.0是一种在工程中广泛使用的有限元分析软件，采用该软件中的电磁场分析功能对永磁直线电机的磁场进行有限元的分析和计算，并在此分析的基础上对永磁直线电机的力场做进一步的计算和分析，对永磁直线电机的设计具有重要的工程意义。
通过电磁场的有限元数值分析方法，利用通用有限元分析软件ANSYS8.0建立平板型单边永磁直线电机的有限元模型，分析其2维静态磁场，得到初步的分析结果，并在这个分析的基础上对永磁直线电机的力场进行了进一步的分析，计算直线电机的推力和法向力，结合永磁直线电机的静态磁场，研究了永磁直线电机推力及法向力和电流变化的相互关系，对今后永磁直线电机的设计和研究具有一定的参考意义。
关键词永磁直线电机、有限元、ANSYS、电磁场、推力、法向力- i -Finite Element Analysis and Calcultation of a Permanent Magnet Linear Motor Based on ANSYS8.0Student: Chen Shen Advisor: Peiqiong YuDepartment of Electric EngineeringCollege of Information EngineeringZhejiang University of TechnologyAbstractThe permanent magnet linear motor is a kind of new electrical engineering that has the very high fixed position accuracy.The differents between the permanent linear motor and the type of non-permanent is that it adopts thepermanent be the source of dlux Opposite in traditional resolution method,Finite element analysis can shorten the design period of the electrical engineering and reduce to the design cost,it also can get the analysis of a precision tu the magnetic field and fotce of the linear motor the ansys8.0 is a finitr element analvtical software.Throught the method of the Finite element for the electromagnetic analysis,we use ANSYS8.0 creat a model for the Permanent magnet lineat motor with finite element method.We analysis its 2-D setaic magnetic and get the first result. Then we analysis the force field by finish the analysis of its magetic field We calaulate the thrust and normal force combining the analysis of the permanent magnet linear motor,study the relationship between thecurrent and thrust,normal force.The work for this paper can give some help and advice to the study and design of the permanent linear motorKeywordsPMLSM, ANSYS, FEM,Electromagnetic field, thrust, normal force- ii -致谢在本次毕业设计的过程中，首先要衷心感谢我的指导老师余佩琼，在这一个学期的的毕业设计期间给于我很多的指导和帮助，在我遇到困难的时候，给了我许多有用的建议和提示。
基于ANSYS的电机电磁场计算软件的开发和应用
～Ｌ 卜ｒ 基 于 Ａ ＹＳ的呻摘 电磁 场计算软件 的开发 和应 用 ＮＳ 电机
【 大连交通大学 机械工程学院， 大连 １６２ ） １０ ８ 【 中国北车集团永济电机厂 。 永济 ０４ ０ ） ４５０
Ｔｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｎ ｐ ｌ ａ ｉｎｏ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｅｄｓ ｆ ｒ ｆ ｔ ｒ ａ ｅ ｎＡＮＳＹＳ ｅｄ ｖ ｌｐ ｎ ｄａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｆ ｌ ｏ ｔ ｅ ｏ ｏ ｓ ｄｏ ａ ｃ ｏ ｅ ｃｉ ｗａ ｍｏ ｂ
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机设计具有重要作用 。 的电磁计算 基于磁路法 的经验公式 ， 传统
计算精度较低 。随着数值计算技术的快速发展 ， 出现 了以 Ａ — Ｎ Ｓ Ｓ为代表的大型通用有限元分析软件 ，有 限元技术在 电磁场 Ｙ
计算 中开始广泛 应用 。 采用 Ｖ 进行界面开发和对 Ａ Ｓ Ｓ Ｂ Ｎ Ｙ 软件 的封装 、 调用 ， 了电机 电磁场计算软件 的开发 ， 完成 能够进行 电
ｔｎｒ ｉ ｉ ｙ ｔ ｆ ａ ． ｈ ｏｗ ｒ ｒ ｕｅ ｔ ｒ ｈｌ ｏ ｕａｅ ｐｏ ｓｉ ａｆ ｉ ｌ ｅ 一ｉ ｉ ｌｂ ｉ ｈ ｓ ｗ ｒ Ｔｉ ｓ ａ ｄ ｓｈ ｔ ｅｏ ｄ ｓｇ ｒ ｅ ｏ ｌ ｎ ｅｅ ｍ ｎ ｎ ｏ ｅａ ｌ ｏ ｅ ｏ ｅ ｓ ｆ ｅ ｅｃ ｈ ｓ ｔｆ ｔ ｔ ｅ ｆ ｆ ｏ ｆ ｓｎ ｉ ｔ ｅ ｔ ｛ ｙｉｓ ｗｒ． ｈ ｅ ｆｌｏ ｉｐｏ ｅｔ ｄｓ ｎｑ￣ ｔ ｓ ｆ ａ Ｔｉｉｈｌｕ ｆｒｍ ｒ ｎ ｏ ｅ ／ ｕ ／． ｓ ｏ ｅ ｓｓ ｐ ｔ ｍ ｆ ｇ ｙ ； ； Ｋ ｙｗ ｒｓ ｔｒ Ｅｅｔ ｍａｎｔ ｅ ； ｉｉ ｅ ｅｔ ｎ ｌ ｉＡ Ｓ Ｓ Ｒ ｄ ｖｌ ｍｅ ｔ ｅ ｏｄ ： ｏ； ｌ ｒ ｇ ｅ ｃ ｌ Ｆｎｔ ｅ ｍ ｎ ａｙ ｓ Ｎ Ｙ ； ｅｅｅ ｐ ｎ Ｍｏ ｃｏ ｉｆ ｄ ｉ ｅｌ ａ ｓ； ｏ ； ｛
ANSYS电机磁场分析
2009-06-02 18:58 by:有限元来源:广州有道有限元ANSYS软件是世界上著名的大型通用有限元分析计算软件，具有强大的求解器和后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个良好的工作平台，更使我们从繁琐单调的常规有限元分析计算中解脱出来。
无轴承异步电机是在普通电机的定子中再嵌入悬浮控制绕组，通过悬浮绕组磁场对原有绕组磁场的作用，改变了气隙磁场的对称分布，将在转子上产生可控磁悬浮力，实现了转子的悬浮运行。
因此，讨论无轴承电机的运行机理，必须从分析电机中的电磁力着手。
无轴承异步电机中转子受到了洛仑兹力和麦克斯韦力两种不同的电磁力。
计算的方法通常有等效磁路法、近似解析法、位势磁通法和有限元法。
在磁场分布和变化比较复杂且非线性严重的情况下，有限元法精度最高，而使用ANSYS软件既保证了有限元分析的高精度，又大大降低了计算量。
本文所讨论的无轴承异步电机具有非线性饱和磁路，磁场变化复杂。
因此，非常适合用ANSYS进行分析。
1 A NSYS软件简介ANSYS软件有以下特点：使用方便、涉及面广、易学易用，高效方便的绘图功能，灵活多样的剖分网格形状，疏密程度，多种可选择的迭代求解器，强大的后处理功能。
1．1 A NSYS电磁场分析ANSYS程序可用来分析电磁场多方面问题，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线、力等。
可有效地分析多种设备，如发电机、电动机、螺线管传动器、开关等。
ANSYS程序提供了丰富的线性和非线性材料的表达方式，包括各向同性或正交各向异性的线性磁导率，材料的B．H曲线和永磁体的退磁曲线。
后处理功能允许用户显示磁力线、磁通密度和磁场强度并进行力、力矩、源输入能量、端电压和其它参数的计算。
1．2 A NSYS软件的分析计算步骤(1)创建无轴承异步电机有限元分析模型；(2)定义和分配材料，网格剖分；(3)施加边界条件和载荷，并求解；(4)查看并保存计算结果。
基于ANSYS的主动磁轴承电磁场的有限元分析
１０ ６ １１８
３ 东北大学 信息科学与工程学 院 ． 摘
沈阳
１０ ０ １０ ４
要 ：在介绍主动磁轴承 转子的数学模型及其 简化 计算的基础上 ， 出了有 限元计 算模型及其 边界 条件 ， 给 并用有
限元 分析 软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 主 动磁 轴承 电磁 场 的耦 合 现 象及 转 子偏 心 量 和控 制 电 流对 磁 场 分 布 的影 响进 行 了仿 真 ， 出定 予 ＮＹ 给
ｃ ｎ ｌｓｏ ｅｇ ｉ ａ ｃ ｒ ｅ ｉ ｎｏ ｇ ｅｉ ａ ｉ ｇ ． ｏ ｃｕ ｉｎ ｉ ｔ ｕ ｄ ｎ ｅｆ ｓｇ ｆ ｓｈ ｏ ｄ ｍａ ｎ ｔ ｂ ｒ ｓ ｃｅ ｎ
Ｋ ｅ ｏｒ ｓ ｙＷ ｄ ：Ｆｉ ｉ ｅ ｅ ｔ Ｅｌｃ ｒ ｍ ａ ｎ ｔ ｉｌ Ａｃ ｖ ａ ｅ ｃＢｅ ｒｎ ＡＮＳ ｎ ｔ Ｅｌｍ ｎ ｅ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｃＦ ｅｄ ｉ ｉ ｔ ｅＭ ｇ ｔ ａ ｉ ｇ ｎ ｉ ＹＳ
主 动磁 悬 浮 轴 承 （ ＡＭＢ， 称 磁 轴 承 ） 利 用 电 磁 简 是
在 线 性 分 析 中 ， 子 和 转 子 轴 套 用 高 磁 通 密 度 的 定
、
铁 产 生 可 控 电磁 力 将 转 子 无 接 触 地 悬 浮 于 定 子 间 气 隙
中 的 一 种 新 型 轴 承 １ 与 传 统 的 机 械 轴 承 相 比 ， 轴 。 磁 承 因具有 无接 触摩 擦 、 速度 、 功 耗 、 精 度 、 需润 高 低 高 不 滑 等优 点 而广 泛 应 用 于 交通 、 速 机 床 、 空 航 天 、 高 航 核 工 业 等 领 域 【 １由 于 磁 轴 承 所 能 够 获 得 的 最 大 承 载 能 ４ 。 ． 力 由所使 用 磁 性 材料 的最 大 磁通 密 度所 决 定 ， 了增 为
有限元的分析软件Ansoft在电机领域中应用
有限元的分析软件Ansys在电机领域中应用有限元分析是现代工程和科学领域中最强大的工具之一。
它是一种仿真技术，可用于预测复杂结构的加载和行为。
此技术已经在各种领域得到了广泛的应用，包括航空航天、汽车、建筑、医学设备等，也在电机领域中广泛应用。
Ansys是一家专业的机械仿真软件公司，推出了Ansys Maxwell、Ansys Q3D Extractor、Ansys Icepak等多款电磁仿真软件。
本文将重点介绍Ansys最著名的电机仿真软件Ansys Maxwell在电机设计中的应用。
Ansys Maxwell介绍Ansys Maxwell是Ansys专为电力电子、电机、传感器设计等行业推出的电磁仿真软件。
Ansys Maxwell提供了各种电机部件和材料的建模，通过有限元解算技术实现了对电机运行性能的全面分析。
Ansys Maxwell在电机领域的具体应用包括：电机的磁场仿真在电机部件上施加预定义的电源电压波形或电流波形，Ansys Maxwell可计算它们所产生的电磁力和涡流、磁通密度和磁力线等参数。
与他平面上的分析方法相比，有限元分析技术能够更好地解决非线性、非均匀和几何较复杂的问题。
电机的热老化仿真Ansys Maxwell不仅可以分析电机的电磁性能，还可以通过Ansys Icepak模块进行热仿真，分析磁场作用下电机的温度分布和热点位置等运行状况，从而设计出更加稳定的电机。
电机的噪声与振动仿真电机在工作时往往会产生噪声和振动。
在电机设计阶段，利用Ansys Maxwell 可进行噪声和振动仿真。
通过识别和测试电机的激励源和耦合过程，可以预测电机的声功率级和振动特性，从而优化电机设计。
Ansys在电机领域的应用实例应用Ansys Maxwell，企业可以快速准确地设计和验证新的电机概念和产品，预测其性能和优化设计，降低设计成本和提高设计效率。
以下列举了Ansys在电机领域的应用实例。
无刷直流电机的磁场和振动分析以无刷直流电机为例，Ansys Maxwell在电机的建模、噪音和振动分析方面做出了贡献。
基于ANSYS软件的稀土永磁无刷直流电机的电磁场分析
基于ANSYS软件的稀土永磁无刷直流电机的电磁场分析近年来，由于稀土永磁无刷直流电机具有效率高、转矩低、低压低转速性能好、调速范围广、噪声小、抗干扰能力强、体积小等优点，在国防、工农业生产和日常生活等许多方面获得了越来越广泛的应用。
因此受到了越来越多人的亲睐。
电磁性能是电机设计的重要指标，故研究其磁场的分布具有重要的意义。
和其它的许多励磁的直流电机不同的是，稀土永磁无刷直流电机采用了永磁体作为励磁源，故电机内部电磁场的分布较为复杂，采用传统等效磁路方法分析会遇到周期长，成本高，且会带来比较大误差的困难，而本文采用有限元数值分析的方法来对电机进行分析，很好的解决了上述的困难。
ANSYS14.5是一种在工程上广泛使用的有限元分析软件，本文首利用它提供的GUI命令和命令流（APDL语言）结合起来建立了稀土永磁无刷直流电机的模型，然后经过了前处理阶段、分析计算阶段和后处理阶段，最后分析了其二维的静态磁场，得到了与空载和负载相对应的磁场分布、磁场强度分布、磁流密度分布、电磁力分布。
结果都非常直观明了，计算精度高，而且整个设计周期短，为稀土无刷直流电机的设计分析提供了很好的思路，具有一定的参考意义。
关键词：稀土永磁无刷直流电机,有限元法,ANSYS,电磁场分析、第一章绪论1.1 稀土永磁无刷直流电机产生的背景20 世纪以来，随着全球汽车工业的发展，对石油资源的需求、对生态环境的影响变得越来越大，在这种背景下，各种各样的电动汽车脱颖而出[1]·有刷直流电动机有刷直流电动机拥有良好的启动和调速性能，但其存在换向器和电刷，导致换向火花、电磁干扰、可靠性差、造价高等一系列问题。
·异步电机异步电机结构简单、运行可靠、价格便宜，但其调速和启动性能不佳。
·同步电机同步电机具有良好的运动性能，但其启动性能不佳。
·上世纪三十年代有人提出了用电子换相取代机械换相无刷直流电动机的概念，但当时尚无理想的电子换相器件。
基于Ansys的异步牵引电机电磁场分析
很好 的一致性 ， 证明所建场路耦合模型的正确性 ， 为异步牵 引电机 的优化设 计提 供了理论性指 导。 关键词 异步 牵引电机 ； 电磁场 ； 有限 元 ； ｎｙ Ａ ｓｓ
中图分类号 Ｔ ０ ． 文献标 识码 Ａ 文章 编号 １０ －２ １ ２ ０ ） ３０ １ － Ｍ３ １ ２ ０ ８７ ８ Ｉ ０８ ０ －０ ８０ － ４
北京交通大学电气工程 学院， 北京 （ｏｏ４ １ｏ４ ）
摘 要 随着我 国高速 铁路 的快速 发展 ， 对异 步牵 引 电机 的运行 性能 提 出了越 来越 高 的要 求， 为进一步优化异步牵 引电机 的性能 ， 就需 要准确 计算异 步牵 引 电机 内 电磁 场的分 布和 特性 。 应用场路 耦合 法 ， 在忽略定转子端部对 电磁 场分 布影响 的前提下 ， 立了异 步牵 引电机 电磁场 分 建 析 的场路 耦合模 型。基于所建模 型 ， 利用 Ａ ｓｓ ｎｙ软件对 一台三相 ４ 极异 步牵 引 电机进 行二维 电磁
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Ｋｅ ｒ ｓ Ａｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｔａ ｔｏ ｔｒ ｌｃｒ ｍａ ｅｉ ｅｄ；ｆｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔ Ａｎ ｙ ｗｏ ｄ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｃ ｎ ｍｏ ｏ ；ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｔ ｆ ｌ ｉ ｉｅ ｅｅ ｎ ； — ｒ ｉ ｎ ｃｉ
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
防爆 电机
（ Ｘ Ｌ ＳＯ Ｅ Ｐ Ｏ Ｉ Ｎ—Ｐ Ｏ ＦＥ Ｅ Ｔ Ｉ Ｃ Ｉ Ｅ） Ｒ Ｏ Ｌ Ｃ Ｒ Ｃ ＭＡ Ｈ Ｎ
第 ４０ ８ ２０
３卷 （
器３期 １）
基 于 Ａ ｓｓ ｎｙ 的异 步 牵 引 电机 电磁 场 分 析
ANSYS软件在永磁同步发电机电磁场分析中的应用
的图形可以清楚地看出各部分磁密分布， 磁场强度的大 小 ， 算 出永 磁体单 独 作 用时 磁 钢 的空 载 工作 点 以及 各 计
个 电磁计算 中所需 要 的 系数 ， 负载 情 况 与此 类 似 。从 而 在 直观 明 了的情况 下完 成 电机 的电磁 设计 。
＿ 誊 ≥ 幸ｌ ＇ 秀 。
《 计量ｓ潮试技术》ｏ ２年第 ３ ２ ９卷第 ８期
磁 密分 布 曲线 。从 中可 以看 出 ， 在一个 永磁体 的磁极 下 ， 电枢磁 场对 一半 的磁极 造 成增 磁 效 果 ， 另一 半 磁极 下 在 对 永磁 体 产 生 去磁 效 果 。可见 通 过 Ａ Ｓ Ｓ后 处理 得 到 ＮＹ
…
＊
图 ７ 永磁 体 和 额 定 电枢 电流 共 同 作 用的 气 隙 磁 密 分 布 曲 线
３ 结 论
９ ．３ １６ ７ １ ２４ ６ ７ ７
．
Ａ Ｓ ｓ软 件是一种 功 能强 大 的有 限元 分 析 软 件 ， ＮＹ 具 有较高 的分 析精 度 ， 以灵 活 方 便地 对 永 磁 同步 发 电机 可 电磁场 问题进行 分析 和计 算 ， 果直观 明了 ， 结 使永 磁 同步 发 电机设 计更 加准确 和 直观 ， 助 于 提高 永 磁 电机进 行 有 性能 分析及优 化设计 。
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基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析
发表时间：2007-9-11 作者: 黄劭刚夏永洪张景明来源: 万方数据
关键字: APDL语言同步发电机电磁场有限元
介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发，将该软件应用于同步发电机空载磁场分析中，在电机的电磁场计算中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能，使用、修改方便，并且计算速度快。
通过对电磁场计算结果的后处理，得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。
样机测试结果验证了分析结果的正确。
1 前言
ANSYS软件是一个功能强大、灵活的，融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。
广泛用于核工业、石油化工、航空航天、机械制造、土木工程等一般工业及科学研究领域的设计分析。
在实际的电机电磁场分析中，电机的转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小以及铁磁材料均已确定，但是当转子相对十定子齿槽的位置不同时一，其计算结果也不相同。
为了分析电机电磁场问题，若把定、转子相对位置固定不变进行求解，再对电磁场计算结果进行傅立叶级数分解来计算电机绕组的电势则误差太大。
为此，需要对定、转子不同位置时一分别进行计算，然后通过电磁场的计算结果求出电机何个定子齿部磁通随转角变化的关系，然后根据磁通的变化率求出电机基波绕组的电势。
ANSYS软件是目前应用最为广泛、使用最方便的通用有限元分析软件之一，应用ANSYS软件来分析电机电磁场是非常有效的。
但是当采用ANSYS软件的图形用户界面( GUI)操作方式时，每次定、转子之间的旋转、网格剖分、施加载荷进行求解、查看计算结果等都需要人工进行重复操作，使用起来非常繁琐，并且效率低。
为此，木文采用ANSYS软件的APDL语言编写的软件对同步发电机的空载磁场进行研究，实现了电机定、转子之间的自动旋转，自动网格剖分，自动施加载荷以及自动求解的功能。
整个电磁场分析过程无需人工进行干预，使用方便，便于修改，并且大大提高了计算速度。
通过对同步发电机电磁场计算结果进行后处理，得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。
2 软件实现
ANSYS软件提供了图形用户界面与命令流两种方式来分析电机电磁场问题。
在电机电磁场计算中，命令流方式和图形用户界面方式相比，具有以下优点:(1)通用性好，对于同系列、同型号的电机电磁场计算只要对电机的尺寸参数进行修改即可，而采用ANSYS的图形用户界面方式进行电机电磁场计算，每次计算都要重新输入图形，没有通用性;(2)通过合理应用ANSYS的APDL语言编写一个两重循环程序就可实现转子自动旋转和自动施加励磁电流的功能，与ANSYS
的图形用户界面方式相比，减少了人机交互的次数，缩短了计算时间。
2.1软件编写
ANSYS软件自带的APDL语言的编写方法有两种，一种是对ANSYS软件的命令及相关参数非常熟悉的情况下，只需在一个新建的文本文档中直接编写;另一种是对ANSYS软件的命令及相关参数不很清楚的情况下命令流程序的编写。
由于ANSYS软件提供的图形用户界面与命令流这两种方式之间是一一对应的，也就是说，当执行一步图形用户界面操作，ANSYS软件就会自动把相应的命令保存所设置的工作文件中，然后将该命令拷贝到一个新建的文木文档中，保存起来。
具体操作为【List】-【File】-【Log File】。
这样，只需要使用一次完整的图形用户界面操作，就可以编写出相应的命令流程序。
本文将ANSYS的APDL语言应用于同步发电机空载磁场中，为了计算准确，在同一个励磁电流下，在一个定子齿距内均分20等份，对何一等份计算一次电机电磁场;也就是说计算20个定、转子不同位置时一的电机电磁场。
软件的流程图如图1所示。
流程图中N1表不一个定子齿距内均等份数，N2表不施加励磁电流的个数(工祝数)I、J表示循环变量。
2.2软件调用
在ANSYS软件环境下点击菜单[File]-[Readlnput From]，在系统弹出的对话框中，选中所保存的文件名后，点击OK按钮。
3 同步发电机空载磁场有限元分析
电机内部的电磁场分布较为复杂，采用传统的等效磁路方法分析会带来较大的误差。
为保证计算的准确性，一般采用有限元法对电机内部电磁场进行数值计算。
在同步发电机空载电磁场计算中，为了便于计算电机旋转时一的磁场变
化，没有利用电机磁场的对称性和周期性对电机的一个磁极进行电磁场分析，而是对电机的整体进行二维电磁场分析。
场域剖分采用四边形八节点形式，并且采用矢量磁位Az来求解。
现对电机作如下假设:
(1)采用二维场模拟实际磁场，选取MKS国际单位制，直角坐标系;
(2)对定子槽口、定子扇形片的圆角及磁极冲片部分圆角、倒角等细微之处作近似处理;
(3)忽略装配误差;
(4)不计交变磁场在导电材料中如定子绕组、铁心冲片及机座中的涡流反应，因此同步发电机的磁场可作为非线性稳定磁场来处理;
(5)铁心里的磁导率是各相同性的。
在上述假设的前提下，得到下列非线性泊松方程边界条件:
同步电机空载的气隙磁场不仅与励磁电流的大小有关，而且与转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小和铁磁材料的饱和有关。
在实际的电磁场分析中，电机的转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小以及铁磁材料均已确定，但是当转子相对于定子齿槽的位置不同时，其计算结果也不相同。
图2~图5分别给出了同一电机转子相对于定子齿槽位置不同时的两种情况及其对应位置下气隙磁密B随转子旋转角度变化的波形。
从图中可以看出，定、转子位置不同时的气隙磁密波形也不相同。
因此定、转子相对位置固定不变进行求解，然后再对气隙磁密进行傅氏级数分解来计算电机绕组的电势是不准确的。
4 计算结果和实验
为了详细说明应用ANSYS的APDL语言编写的软件在同步发电机空载磁场中的应用，本文采用的样机参数如下:额定功率PN=30 kW ,额定电压UN = 400 V ,额定频率fN =50 Hz ,额定电流Ir =54. 1 A，功率因数cosΦ=0.8;定子槽数z=36。
根据计算出的矢量磁位AZ的值进行后处理，先求出何一个齿下的磁通随转角变化的波形，然后根据齿磁通与主磁通和绕组磁链的关系，求出主磁通波形、绕组磁链波形、旋转磁场波形(如图6所示)、基波绕组电压波形(如图7所示)，并计算出基波绕组电压有效值(如表1所示)。
从图中可以看出:由于绕组的分布和短距，其基波电势波形的谐波分量比旋转磁场的谐波分量大幅度降低。
从表中可看出，主绕组电压有效值计算结果与实验结果误差较小，满足了国家规定的误差低于5%的要求。
5 结论
ANSYS软件是一种功能强大的有限元分析软件，具有较高的分析精度，可以灵活方便地对电磁场问题进行分析和计算。
根据有限元原理，应用ANSYS 自带的APDL语言编写的软件对同步发电机电磁场进行了大量的计算，其计算结果与实验结果误差较小，因此应用ANSYS的APDL语言开发的软件对电机进行研究具有较强的现实意义。