B06-10-007ANSOFT软件在电机设计中的应用(三)
基于Ansoft的无刷直流电机设计与分析
基于 Ansoft的无刷直流电机设计与分析摘要：无刷直流电机集各种相关科技的发展成果于一身，克服了电刷和换向器带来的缺点，保留了良好的机械特性与调节特性，使之逐渐在各领域崭露头角。
利用 Ansoft 软件，设计一款额定转速 5200 r /min，12 槽 16 极三相永磁无刷直流电机，从电机的结构尺寸、永磁材料方面分析了电机的设计要求。
利用软件中的ＲMxprt 和 Maxwell 模块建立了电机的仿真模型，得到了空载和负载情况下电机性能曲线。
最后制造出原理样机并搭建了测试平台进行试验，获得了电机的机械特性曲线。
结果表明: 电机工作稳定满足设计要求。
关键词：Ansoft; 无刷直流电机; 电机设计我国的风机数量巨大,耗电量惊人,风机节能越来越受到大家的关注,而变速节能是风机节能领域的重要环节。
永磁无刷直流电机可以通过控制电路的占空比来进行无极调速,且调速范围宽,还有具有不失步、功率密度高和高效节能等优点,特别适合在通风机等风机节能领域中使用。
永磁无刷直流电机是一种不需要机械电刷的新型电机，因其结构简单、可靠性好、效率高，在工业领域得到广泛应用，近些年，出现了无位置传感器的无刷直流电机，由于不需要传感器检测转子的位置，使得电机的结构更加简单，进一步增强了电机的可靠性，扩大了电机的使用范围。
一、永磁无刷直流电机从发明至今，直流电机不论是在家用电器还是工业通用领域都有着广泛的应用。
然而，由于直流电机的换相均通过电流换相完成，传统的直流电机的换相都是通过机械电刷和换向器完成，在其接触面上不可避免地存在摩擦，这些摩擦就造成了火花产生、噪音出现、维修困难的缺点，除此之外，制造成本也限制了其发展。
半导体技术的兴起推动了电力电子技术的发展，大功率电子开关器件得到广泛应用，经过长期的应用，这种电机的优点逐渐体现出来，比如：更加优秀的转矩转速特性、高速动态响应、高效率、长寿命、低噪声、高转速、无换向火花、运行可靠和易于维修等[1]。
Ansoft软件在电机最优化设计中的应用
Ansoft软件在电机最优化设计中的应用
陈景旺;蔡金龙
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2009(000)022
【摘要】Ansoft软件能够时电机工作状况进行模拟,解决了电机模型分析困难的问题.本文作者借助Ansoft软件分析各个参数时发电机性能的影响,并对各参数进行优化设计,最终确定了90瓦永磁发电机的最优化结构参数.
【总页数】2页(P16-17)
【作者】陈景旺;蔡金龙
【作者单位】中国石油渤海钻探工程公司,天津,大港,300000;中国石油渤海钻探工程公司,天津,大港,300000
【正文语种】中文
【相关文献】
1.Ansoft软件在电动汽车驱动电机设计中的应用 [J], 燕云;温有东
2.Ansoft软件在永磁同步电机中的运用 [J], 黄斌
3.Ansoft软件在同步发电机设计中的应用 [J], 敖惠君;蒙海鹰;王有林
4.Ansoft软件在电机教学中的应用 [J], 费德成;孙玉坤;朱熀秋
5.基于Ansoft在"电机学"课程教学中应用 [J], 杨国龙
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Ansoft在“电机及电力拖动基础”课程教学中的应用
Ansoft在“电机及电力拖动基础”课程教学中的应用作者：雷美珍任佳来源：《中国电力教育》2013年第05期摘要：针对“电机及电力拖动基础”课程的特点和实际教学中存在的问题，提出了引入Ansoft Maxwell软件辅助课堂教学的改革模式。
以三相永磁同步电动机为教学实例，通过Ansoft Maxwell软件对其二维静磁场进行分析。
实践表明，本图形化教学方法不仅形象直观，便于学生理解电机的基本原理以及电磁场知识，而且有助于提高学生的抽象思维能力和创新能力，从而达到提高教学效果的目的。
关键词：Ansoft Maxwell；电磁场；电机及电力拖动基础；仿真作者简介：雷美珍（1980-），女，畲族，浙江杭州人，浙江理工大学自动化系，讲师；任佳（1977-），女，浙江杭州人，浙江理工大学自动化系，副教授。
（浙江杭州 310018）基金项目：本文系2012年浙江理工大学“嵌入式运动控制”系列课程建设项目、“运动控制系统”精品网络课程建设项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0057-02“电机及电力拖动基础”是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课程，主要阐述各类电机的基本结构、工作原理和运行特性。
该课程抽象概念多，涉及电、磁、热、力等综合知识，而且还有较多烦琐的公式推导和计算，特别是电机内的电磁场本身又都是不可见的，这就要求学生不但要具有较好的数学基础，而且还要具备较强的抽象思维能力，这给该课程的教与学带来相当的难度。
[1]在当前课时少、教学内容多、实践环节薄弱的现实下，如何将理论问题实际化、抽象问题形象化，增强学生对电机的直观认识，提高学生的学习兴趣，已成为广大教师普遍关心的问题。
Ansoft Maxwell是美国Ansoft公司的一个功能强大、结果精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件，便于分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。
基于Ansoft的三相感应电机方案设计及优化
基于Ansoft的三相感应电机方案设计及优化针对传统电机设计优化周期长、花费大等问题，初选设计方案后应用Ansoft 软件进行设计及分析优化，最终确定最优参数。
标签：电机；设计优化；功率；转矩1 引言所谓电机优化设计室指在满足国家标准、用户要求以及特定约束条件下，使电机效率、体积、功率、重量等设计性能指标达到最优的一种技术[1]。
以往电机设计均采用先计算电机参数、制造样机再进行实验验证后改进的方法，不仅花费巨大，而且周期很长。
应用ansoft软件，采用先分析参数选最优方案，再制作样机进行实验验证的方法。
一套方案只需很短的时间就可以验证完毕，各种设计思路可以马上得到验证。
大大减小了零件的加工时间和费用。
本文针对某电动汽车使用的三相感应电机的设计方案应用ansoft软件进行分析，最终确定设计参数。
2 三相感应电机的设计结构及其参数根据设计需求，电机为恒功率运行，初步设计三相感应电机的额定功率为11kW，额定电压380v，极数4极，气隙大小0.5cm。
通过计算和查表，确定电机主要参数：定子槽数36，外径160mm，内径170mm，长度155mm；转子槽数26，外径169mm，内径60mm，长度155mm。
电机的初始设计模型：电机定子绕组连接到对称的三相电源上。
定子绕组由2对极组成，在空间成正弦分布，定子电流产生旋转磁场。
转子绕组为鼠笼式结构，转子导条中感应的电流又产生一个旋转磁场。
两个磁场在电机气隙中相互作用产生合成磁场。
气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩，使转子按磁场旋转的方向旋转，同时有一个大小相同方向相反的转矩反作用于定子上。
3 分析方案根据设计方案和电机特点，利用磁路计算和有限元结合的方法，采用RMxprt 软件和maxwell2D分析软件，研究所设计的电机的空载特性，启动特性等，并对影响电机性能的设计参数进行优化，确定最佳设计方案。
大体流程为：4 RMxprt分析结果根据初始设计的电机结构，采用RMxprt软件进行磁路计算，对三相感应电机的特性进行了分析，得到电机效率，输出功率，输入电流，输出转矩等性能曲线和数据。
ANSOFT永磁同步电动机设计
ANSOFT永磁同步电动机设计
ANSOFT是一款电磁场仿真软件，可以用于永磁同步电动机的设计与
分析。
在设计永磁同步电动机时，我们需要考虑到多个因素，如电磁场分布、转矩特性、效率等。
ANSOFT能够帮助我们进行这些方面的研究和分析。
首先，对于永磁同步电动机的设计，我们需要确定合适的电磁场分布。
通过ANSOFT，我们可以对电磁场进行三维仿真，从而了解不同设计参数
对电磁场的影响。
这包括定子和转子磁场的分布，磁场强度的大小以及磁
通密度的均匀性等。
通过优化这些参数，可以提高电机的性能和效率。
其次，对于永磁同步电动机的设计，我们还需要考虑到其转矩特性。
ANSOFT可以通过有限元分析来计算电机的转矩输出，并针对不同转子和
定子参数进行优化研究。
我们可以通过调整磁铁的位置、形状和强度来改
变电机的转矩特性，以满足不同的应用需求。
此外，ANSOFT还可以用于永磁同步电动机的热分析，通过计算电机
的温度分布，我们可以评估热管理系统的设计是否合理。
通过优化冷却系
统和散热材料的选择，可以提高电机的可靠性和使用寿命。
最后，通过ANSOFT还可以进行永磁同步电动机的效率分析。
我们可
以计算电机在不同负载条件下的效率，并进行优化。
通过调整电机的设计
参数和工作点，可以提高电机的效率，减小能量损耗，提高系统的整体能效。
综上所述，ANSOFT可以提供一种强大的工具来设计和分析永磁同步
电动机。
通过电磁场仿真、转矩特性分析、热分析和效率分析，我们可以
优化电机的设计，提高其性能和效率，满足不同的应用需求。
Ansoft建模在电机学教学中的应用
Ansoft建模在电机学教学中的应用刘慧;郝雯娟【摘要】在传统电机学课程教学的基础上,应充分发挥相关仿真软件的作用.本文利用电磁场有限元分析软件An-soft/Maxwell,对电机学课程中涉及的电机结构进行建模仿真,通过直观的仿真波形与动画,帮助学生理解电机运行原理,提高分析能力.【期刊名称】《湖北农机化》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】1页(P40)【关键词】电机学;有限元;建模【作者】刘慧;郝雯娟【作者单位】南京航空航天大学金城学院;南京航空航天大学金城学院【正文语种】中文0 引言电机学作为电气工程专业本科教学的重要学科，在传统授课过程中存在着讲解难度大、学生理解困难等问题。
随着计算机技术的发展与各类有限元分析软件的出现，在电机结构设计和分析方面起到了非常重要的作用。
目前，电机设计相关企业也对电机设计软件从业者需求较大。
Ansoft/Maxwell软件作为一款工业应用广泛的电磁场分析软件，在二维、三维静态与动态电磁场仿真中都具有很高的精确度。
对于电机本体设计者和学生而言，由于其抛弃传统有限元软件的编程建模形式，采用图像化建模，大大降低了入门难度，是一款较为合适的电机设计与教学辅助软件。
本文以Ansoft/Maxwell软件平台为基础，通过对电机学课程中的不同电机结构进行有限元建模，仿真分析其空载磁场、磁链、反电势、电感以及转矩等电磁性能，帮助理解不同电机结构的工作原理，实现辅助教学的作用。
1 Ansoft/Maxwell软件建模图1给出了Ansoft/Maxwell界面，通过以下几个部分，完成建模过程：图1 Ansoft/Maxwell界面（1）建立电机几何模型；（2）材料定义与分配；（3）设置激励源与边界条件；（4）剖分与求解选项参数设定；（5）分析自检。
图2以传统永磁同步电机为例，给出完成上述设置后的模型，其中1为电枢绕组，2为永磁材料，3为硅钢片。
可以看出，该种图像建模的形式使得电机结构清晰，易于分析不同材料与结构的关系。
基于Ansoft Maxwell软件的异步电动机仿真教学实践
·158·文章编号：2095－6835（2021）11－0158－03基于Ansoft Maxwell 软件的异步电动机仿真教学实践宁银行（上海电机学院电气学院，上海201306）摘要：有限元仿真技术的发展，有效地推动了高校实验教学改革。
以异步电机为例，介绍了基于Ansoft Maxwell 软件的仿真教学，包括磁场分析、绕组设计、感应电势、转矩特性等内容。
教学实践表明，引入仿真技术，能使抽象的概念和原理变得生动形象，有利于学生深入理解电机的运行机理和电磁特性，并培养了学生利用仿真软件解决工程实践问题的能力。
关键词：电机学；仿真技术；实验教学；异步电动机中图分类号：TM301文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2021.11.0681引言“电机学”是电气工程一级学科的一门重要专业基础课程，涉及变压器、直流电机、异步电机和同步电机等内容，包括电机的结构、原理、特性等内容，课程知识范围广，内容抽象，学生普遍反映不易理解。
电机学实验、实践等环节教学效果的好坏直接影响到学生对理论知识的理解和应用[1]，加大实验教学改革是近年来高等教育界形成的共识[2-4]。
由于实验技术、实验场地、经费等原因，导致传统电机学实验的实验内容和实验条件受限，存在内容单一、缺乏创新性等问题[5-7]。
为此，不少教育工作者积极呼吁或建议在传统实验的基础上，引入仿真实验[8-10]，并探讨了虚拟仿真技术在教学中的应用目前，关于电机本体结构、运行机理、电磁分析等实验教学的文献报道较少，而这些内容却是电机学中的重点和难点。
以Ansoft Maxwell 、Jmag 为代表的有限元仿真软件已经较为成熟，为电机学仿真实验教学提供了技术保障。
本文以异步电机为例，介绍了基于Ansoft Maxwell 的仿真实验。
2仿真软件介绍Ansoft Maxwell 软件是世界上著名的低频电磁场有限元分析软件，在工程电磁领域的分析中得到了广泛的应用。
哈工大培训课程_ANSOFT软件在电机设计中的应用(4-1)
Ansoft学习
掌握内容
（3）边界及源设定 气球边界，value边界，主从边界合理运用。静态场和暂态 场电压源，电流源及外电路设定方法。 （4）参数设定 静态场主要为力和转矩，暂态场。 （4）求解条件设定及运算 （5）结果分析 静态场力和转矩值，暂态场定位转矩，反电势波形，电流波 形等。判断计算结果的正确性。根据分析结果可得到效率， 矩
1.永磁直流电机设计
电流
1.永磁直流电机设计
电压
1.永磁直流电机设计
一个线圈的电流和电压
1.永磁直流电机设计
气隙磁密
1.永磁直流电机设计
磁力线分布
1.永磁直流电机设计
FFT
1.永磁直流电机设计
FFT
2.无刷直流电机
永磁无刷直流 电机系统图
控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换后产生脉宽调制PWM信 号，经过驱动电路放大送至逆变器各功率开关管，从而控制电动机各相绕 组按一定顺序工作，在电机气隙中产生跳跃式旋转磁场。
附录2：源设置
填加A相绕组的线圈（填加coil）
附录2：源设置
附录2：源设置
填加winding
附录2：源设置
Winding中填加线圈
附录3：求取直线上的磁密分布（法向，切向，幅值等）
Example：求取直线上的法向磁密分布。
步骤1：field overlays右键calculator。
附录3：求取直线上的磁密分布（法向，切向，幅值等）
ANSOFT软件在电 机设计中的应用
（四）
报告人：李春艳
Ansoft学习
蓝带目标
必須通過綠帶的規定，並顯示有能力對以下功能進行: 建立模型，執行和結果分析。 後處理， 優化設計