基于Maxwell的永磁同步电动机最佳电流控制特性曲线绘制方法

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Maxwell仿真永磁同步电机步骤

Ansoft Maxwell 14 永磁同步电机仿真步骤总结
首先就是建立一个RMxprt文件,选择电机类型为下图的
Permanent-MagnetSynchronous Motor
只要按照下面的参数输入即可
磁钢材料NTP264H要自己定义
Danper就是怎么出来的?要右键”Rotor’ ,选择Insert Danper,就可以了
所有参数输入完毕,现在要定义个求解设置,右键“Analysis”添加一个setup,
模型
绕组的连接如下
求解结果
一键导入到maxwell14 2D瞬态场里去分析即可,右键Analysis setup 的creat Maxwell design ,auto setup 要打勾
导入模型如图,就是1/4模型(导入整个模型的方法？加注fragnet 1)
因为就是1/4模型,所以要设置一个Symmetry Multiplier ,右键”model”,就可以瞧到,设置如下
电机在零负载转矩的起动:点击“model”的树,将其展开,双击Motion setup 作如下设置
为了得到,更好的仿真图像,设置一下仿真时间,双击Solve setup 作如下设置
以下就就是在零负载转矩的情况下的得出的各种起动时间图,横轴的时间单位就是毫秒(ms)
做完了以上的仿真,再做一个电机在额定负载下的起动过程,把上面的文件复制一下,然后改
一下名称,结果如图然后双击负载的那个,改一个参数就可以,要改的参数,在motion setup里(上面有提到过的)将load Torque 设置成如下就可以,然后开始让电脑开始仿真(Analys all)
结果的图如下。

基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

在电机设计的初期，电机的几何尺寸、绕组
匝数和永磁体宽度等参数是无法准确给出的，需
由于永磁同步电动机以永磁体替代励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了集电环和电刷，提高了电动
要经过反复计算、多方案对比后才能将其主要尺寸定下，这就需要电机计算中对应于电机的参数分析和优化计算。
2 基于电磁场Maxwell优化计算
后平均气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积数值如
表2。
将选中的电机方案，利用A N S YS软件一键
表2 优化前后的性能参数对比
导入功能，导入到电磁MAXWELL进行分析，图2
优化前
优化后
为该方案的二维模型。分析后的结果，其气隙磁密波形、齿槽转矩波形，如图3和图4。
经过M A X W E L L后处理计算，永磁体面积
根据设置，计算机将自动对200个电机方案进行距和永磁体厚度作为优化变量，初始值变化范
计算，从中选择性能较好的方案。
围：
通过观察计算结果，选择每槽导体数为16，
0.6≤Pole Embrace≤0.9
铁心长度为 8 6 的计算方案为最佳方案。在该方
6.5≤Magnet Thickness≤9.5
不足等，使得优化设计较为困难[2][3]。
scheme was input into: electromagnetic ﬁeld ﬁnite element
本文利用A NSYS软件基于磁路法模块R M-
analysis software, MAXWELL, to be further optimized by genetic algorithm. The permanent magnet synchronous motor pole arc coefﬁcient, pole arc eccentricity and permanent magnet thickness were taken as the optimized variation while air-gap flux density, cogging torque and permanent magnet area were taken as the optimized target in this ge-

同步电机永磁电机maxwell分析

三相同步电机分析1. 电流设置问题电流的幅值*sin(2*pi*频率*time+delta)电流极大值：电流有效值*sqrt(2)频率：f=p*n/60 p为转子级对数，即Pr2. 电压的初相位调整根据出来的A相电压调整其位置，对于电压半个周期相位为360/2/Pr，务必使A相的电压满足正弦波形3. 分析时长与步长的控制分析时长选择一到两个周期，周期的计算方法：T=1/f=p*n/60分析步长选择分析时长的1%-2%，此外，每隔一到十个记一次数4. 基于坐标变换的交流磁场磁通密度的调整(-Moving1.Position -初始相位 * PI/180) * 极对数 + PI注意前面要加个负号5. 空载情况下的三个校核要点电流要为零+A相电压从零开始起步+Flux_q=0(磁通变化后)Flux-d是沿磁极正向的磁场强度，Flux-q是垂直于磁场方向的磁场强度，正常情况下，垂直于磁场方向应该为06. 删除现有的结果7. 负载要将电流初相位delta改为零，然后给电流的大小赋值8. 气隙磁密分布情况使用气隙中间的圆线作为参考面，使用场计算器计算B在中心面上的径向与切向分量在result中添加曲线可以在此处更改对应的时间9. 对气隙磁密进行傅里叶分解首先要进行坐标变化，把横坐标变成1，并且注意要用标准单位可以用鼠标划分局部显示傅里叶结果的横坐标是谐波极对数（频率），纵坐标是谐波幅值10. 网格划分问题可以通过画圆圈线手动加密气隙网格密度，画圈之后，将coverlines删除，将自动保留线画完曲线之后再画网格，并通过plotmesh查看11. 矢量场向量曲面积分计算问题在指定的曲线上，当需要插入函数的时候，先将变量以及加减乘除运算符先加上，然后使用积分函数integ 函数，需要注意的是，此处为矢量的线积分，要注意公式的转换·1，一般，极坐标积分可以提出一个r 出来，即：()r f d θθ∫在线积分时就变成了：()l f d θ∫。

基于Maxwell的整数槽永磁同步电动机分析与设计

（ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｒｅｄｕｅｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｏｆｉｎｔｅｇｅｒｓｌｏｔｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓ，ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｐｏｌｅｓｈｉｔｆｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＡＰＭＳＭｗｉｔｈ２０００ｒ／ｍｉｎ，５２ｋＷ，８ｐｏｌｅｓａｎｄ４８ｓｌｏｔｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａ２ＤｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｍｏｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＭａｘｗｅｌｌｏｆＡｎｓｏｔ．Ｔｆｈｅｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅ，ａｉｒ — ｇａｐｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｏｆｒｏ — ｔｏｒ，ｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅａｎｄｒａｄｉａｌｅｌｅｃｔｒｏｍａｎｅｇｔｉｃｆｏｒｃｅｗａｖｅｓｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｈｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｉｐｐｌｅ．ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅＰＭＳＭｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｉｓｔｙｐｅｏｆｐｏｌｅｓｈｉｔｆｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｅｒ－ｒｏｒｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｈｓａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｌｅｓｓｔｈａｎ５％．ｗｈｉｃｈｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｍａｒｎｅｎｔｍａｎｅｇｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒｓ；ｐｏｌｅｓｈｉｔ；ｆｃｏｇｇｉｎｇｔｏｒｑｕｅ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅ

基于maxwell的轴向磁通永磁同步电机电磁设计

基于maxwell的轴向磁通永磁同步电机电磁设计Maxwell方程组是电磁学中的基本方程组，它描述了电磁场的本质和规律。

在电机设计中，Maxwell方程组也是不可或缺的工具。

本文将基于Maxwell方程组，探讨轴向磁通永磁同步电机的电磁设计。

轴向磁通永磁同步电机是一种新型的永磁同步电机，它的磁通方向与轴向一致。

相比于传统的永磁同步电机，轴向磁通永磁同步电机具有更高的功率密度和效率。

在电磁设计中，需要考虑电机的磁路和电路两个方面。

首先，考虑电机的磁路设计。

轴向磁通永磁同步电机的磁路由永磁体、定子铁心和转子铁心组成。

在设计磁路时，需要满足以下几个条件：1. 磁路应具有足够的磁导率，以保证磁通的传递和集中。

2. 磁路应具有足够的截面积，以承受电机的磁场和机械载荷。

3. 磁路应具有足够的稳定性，以避免磁通的泄漏和损失。

在满足以上条件的基础上，可以采用有限元分析等方法进行磁路设计。

有限元分析可以模拟电机的磁场分布和磁通密度，从而优化磁路结构和材料选择。

其次，考虑电机的电路设计。

轴向磁通永磁同步电机的电路由定子绕组、转子绕组和电源组成。

在设计电路时，需要满足以下几个条件：1. 定子绕组和转子绕组应具有足够的导体截面积和匝数，以承受电流和磁场的作用。

2. 定子绕组和转子绕组应具有足够的绝缘强度，以避免电气击穿和绝缘老化。

3. 电源应具有足够的电压和电流输出，以满足电机的工作要求。

在满足以上条件的基础上，可以采用电磁场分析等方法进行电路设计。

电磁场分析可以模拟电机的电流分布和电磁场分布，从而优化绕组结构和电源选择。

总之，轴向磁通永磁同步电机的电磁设计需要综合考虑磁路和电路两个方面。

在设计过程中，可以采用有限元分析和电磁场分析等方法，优化磁路结构、材料选择、绕组结构和电源选择，以实现电机的高效、高功率密度和高性能。

基于maxwell的永磁同步电机静磁场分析实例

基于maxwell的永磁同步电机静磁场分析实例4.2.1 问题描述三相永磁同步电动机，由定子铁心、定子绕组、永磁体磁极、转子铁心组成。

电机定子内径、外径分别为74mm 和120mm，极数4，定子槽数24，电机为对称结构可以建立四分之一模型，为了使读者更加清晰的了解整个电机模型的建立情况，本例采用整域求解，问题求解电机的平均电磁转矩及场图分布。

该电机的模型示意图如图4-1 所示。

图4-1 4 极24 槽永磁电机结构示意图通过本问题的分析，读者可以学习掌握Maxwell 2D 基本几何模型建立方法，激励源加载、力及力矩参数的设置、永磁材料的定义及简单的场图处理。

Ansoft 软件进行有限元分析的基本步骤如下：1创建项目及定义分析类型2建立几何模型3定义及分配材料4定义及加载激励源和边界条件5求解参数设定6后处理4.2.2 创建项目Step1. 启动Ansoft 并建立新的项目文件假设用户计算机已经安装了Microsoft 公司的Windows 操作系统和Ansoft 公式的12 版本Maxwell2D/3D 电磁计算软件，用鼠标左键双击桌面上的Maxwell 12 图以启动Maxwell，启动后的Maxwell 12 其界面如图4-2 所示。

图4-2 Maxwell 12 启动初始界面执行File/New/命令，或者单击工具栏上按钮新建一个项目文件如图4-3 所示。

图4-3 添加新项目界面Step2. 重命名及保存项目文件在项目管理窗口中右键单击项目名称选择Rename 命令，输入PMSM-Magstatic 对项目文件进行重命名，如图4-4，单击工具栏上按钮保存此项目文件,在项目文件保存目录4中就会出现如PMSM-Magstatic.mxwl 项目文件，图4-5 所示。

图4-4 项目文件重命名界面图4-5 项目保存目录对话框Step3. 定义分析类型采用二维静磁场求解器对永磁同步电动机进行磁场分析，求解器选择步骤如下：执行Project/Insert Maxwell 2D Design 命令，或者单击工具栏上按钮建立maxwell2D 设计分析类型，如图4-6 所示。

基于Maxwell的外转子永磁电动机设计

机，给出了设计思路，并且利用Ａｎｓｙｓ／Ｍａｘｗｅｌｌ建立了这款电动机的二维有限元仿真模型，对模型的定转子磁场、结构、磁力线分布情况、输出转矩大小、反电动势等进行仿真，并在此基础上制造出样机，完成空载测试、负载效率等测试。验证了Ｍａｘｗｅｌｌ有限元仿真分析的准确性。
０引言
为６３０ｋｇ、梯速为１ｍ／ｓ，额定电压为２２０Ｖ，设计了一款９０ｒ／ｍｉｎ、５４槽２４极三相永磁同步无齿轮曳引
外转子永磁同步电动机，特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗少，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因素，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有
转子电阻损耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇（小容量电机甚至可以去掉风扇）和相应的风摩损耗，从而使其效率比同规格感应电动机可提高２—８
１外转子三相永磁同步电动机的电磁设计
个百分点。而且，永磁同步电动机在２５％～１２０％额１．１主要技术指标
定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显著Ｊ。本文研究的外转子永磁同步无齿轮曳引机用于别墅电梯，电梯载重
本方案的电动机额定功率Ｐ＝４．３ｋＷ，额定电流，＝１７Ａ，额定转速ｎ＝９０ｒ／ｍｉｎ，输出转矩Ｔ＝４５６Ｎｍ，电机效率叼＝７５％以上。

基于Maxwell12的稀土永磁同步电机设计优化

摘要：针对传统的场路耦合法设计，永磁同步电动机磁路计算不准确的问题，采用永磁电机设计软件 Ma x wel l 12完成对永磁同步电动机的设计优化。首先用该软件中的磁路法设计软件R m x p r t进行设计，对其中永磁体磁化方向长度和气隙对电机性能的影响作进行分析；然后再用其中的有限元分析软件M a x wel l2D对永磁同步电动机的电磁场进行仿真，对设计进行合理性分析，最后结合两者的结果完成电机的优化设计。
在其它参量不变只改变气隙长度δ的条件
下，通过maxwell 12中的RMxprt软件来进行仿真
对比电机特性参数变化，如表3所示。
表3 不同气隙大小对电机性能的影响
δ mm 每相线电压 V 输入直流电流 A 定子齿磁密 T 定子轭磁密 T 转子轭磁密 T 气隙磁密 T 直交轴同步电抗 Ω 最大输出功率 w
还与额定功率 P的大小有关，P 越大，此外 δ 值应
取大。一般稀土永磁同步电动机气隙长度通常比
同等规格的异步电动机气隙大一些。根据实践经
验，当δ值增大0.01c m，杂散耗减少1.5%～1.7%左
右，因此δ的选取是各方面综合的结果。一般永磁
电机取
δ≈4.7Di1/ 10-3
（3）
式中：Di1—定子内径
气隙长度δ是电机设计的另一个非常重要的参数。对永磁同步电动机尤其重要，它不仅影响电动机的电气性能，而且影响制造成本。适当的加大 δ 值，在一定程度上可以减小气隙磁场谐波分量和杂散损耗，但会使极间漏磁通变大，气隙有效磁通变小，永磁体的利用率降低，电机的性能会变差。减小δ值，可以提高永磁同步电动机的

maxwell永磁无刷电机设计步骤

maxwell永磁无刷电机设计步骤1.首先确定所需的电机参数和性能要求。

First, determine the required motor parameters and performance requirements.2.进行磁路设计，确定合适的磁路结构和材料。

Proceed with the magnetic circuit design to determine the appropriate magnetic circuit structure and materials.3.计算电机的电磁特性，包括磁场分布和磁通量。

Calculate the motor's electromagnetic characteristics, including magnetic field distribution and magnetic flux.4.根据电磁特性设计转子和定子的结构和尺寸。

Design the structure and dimensions of the rotor and stator based on the electromagnetic characteristics.5.选择合适的永磁材料和磁钢，确保电机具有足够的磁场强度和磁通量密度。

Select appropriate permanent magnet materials and magnetic steel to ensure that the motor has sufficient magnetic field strength and flux density.6.进行绕组设计，确定绕组的匝数和布局。

Proceed with the winding design to determine the number of turns and layout of the windings.7.确定合适的磁轴位置和机械结构设计要求。

MAXWELL教程

MAXWELL教程第一部分：MAXWELL的安装和界面介绍2.在绘制图形时，可以使用直线、圆弧和曲线等工具进行绘制。

3.在导入现有模型时，可以选择导入各种常见的CAD文件格式，如DXF和STL等。

第三部分：物性的定义和边界条件的设置1.在进行电磁场分析之前，需要为模型定义材料的物性，如电导率、磁导率和介电常数等。

3.在进行边界条件设置时，可以选择边界类型，如电磁场边界、磁场边界和自由边界等。

4.可以为边界条件设置各种参数，如边界类型、电荷和电流等。

第四部分：电磁场分析的设置和求解1.在进行电磁场分析之前，需要进行仿真设置。

选择"设置"选项卡，可以设置仿真步长、收敛标准和最大迭代次数等。

2.在设置完毕后，点击"求解"按钮即可开始求解电磁场分析。

3.求解完成后，可以查看结果图像和数据。

结果图像可以包括磁场图、电场图和电流密度等。

第五部分：高级功能1.MAXWELL还提供了一些高级功能，如参数化仿真和优化设计等。

2.参数化仿真可以通过改变模型的参数值，获得不同参数下的仿真结果。

3.优化设计可以通过设定目标函数和约束条件，自动寻找最优设计参数。

总结：MAXWELL是一种功能强大的电磁仿真软件，可以用于各种电磁场分析和设计。

本教程介绍了MAXWELL的基本使用方法和一些高级功能。

希望通过本教程，您可以掌握MAXWELL的基本操作，并能够在实际应用中灵活运用。

以上是关于MAXWELL教程的简要介绍，如果您对于其中一部分内容需要更详细的说明，请告诉我，我将尽力解答。

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son bet*ween Ansys Maxwell simulation value and Matlab analytical value demonstrates that tiie
proposed simulation method of optimal stator current control characteristic curves based on Ansys Maxwell software is correct and effective.
K e y w ords Ansys Maxwell %pernianent-magnet synchronous motor %optimum current con trol %maximum tontrol
0 引言
时电机的动态
性，
与 M9 9 结果的对比，验证了其方
Modulation)
模块、 PWM
模块及高速
电机模块，实现了场路双向
算。 L m g[6]等
基于 Ansys M axwell软件建立了开关磁阻电机的
(EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
2018年第4期第53卷（ 203期）
有限元模型，研究了不同
用技术的不展，出现了在研
就开始
关注电机的外特性及
的研究成果。
Takashi A B E 等 [5(在 Ansys Maxwell 的 Simploei•应
用模块中搭建了 D SP(数字信号处理Digital Signal Processing)控制模块PWM (脉宽调制 Pulse Width
外学者的
。最初 Ansys
M axwell仅用于电机的本体设计及磁场性能的分
10
析，例如崔薇佳等采用 Ansys M axw ell软件仿真
了不同的电磁方案，实现了减小齿槽转矩的目的。
魏曙光 [4]
Ansys M axw ell软件设计了一种
定子双绕组的复电系统。随着 A n SyS Maxwell
factor angle have been calculated by Ansys Maxwell software under the maximum torque/current
and common flux weakening control strategy. And then， the relation curves of the motor torque， output power， d a i s current and q a i s current vs the motor speed are presented. The compari
略时所对应的电流矢量有效值、内功率因数角，
了电机的转矩、功率、轴电流、轴电流
随转速的变化曲线。通过 A n /s Maxwell仿真值与 Matlab解析解的对比，结果表
提出的采
用 A n/s Maxwell软件仿真电流最
(C R R C Z h u z h o u Electric M achine C o”Ltd”Zhuzhou 412001，C h in a)
A b stra ct A metliod of dra^ving the optimal stator current control characteristic curves ha/ been put forward basedon Ans)0 Maxwell software. Taking a type of permanent-magnet syn chronous motor as a research object，the effective value of current vector and the inner power
性曲线的方法是正确有效性的。
关键词 An/0 Maxwell %永磁同步电动机 ; 最佳电流控制 ; 最大转矩 / 电流控制 ; 弱磁控制
D O I：10. 3969/J. ISSN. 1008-7281. 2018. 04. 03
中图分类号 :TMA51 文献标识码 :A 文章编号：1008-7281 (2018 )04-0010$05
永磁同步电机电流最
[1、2]是一种
不
器供电极限能力的下，通过控
电量使电机在整个范围
最大电
磁功率的
。
下得到的电磁
转矩、功、电参数随转速变化的特
性曲线，成为衡量永磁同步电机最大出力能力和
电机型号的重要。Ansys M a x w ell是一
用于电机电磁方
性能仿真的的重要工
具，并已受到
Drawing Metliod of Optimal Current Characteristic Control Curves for
Permanent-Magnet Synchronous Motor Based on Maxwell Software
Meng Shuguang， Huang Pengcheng， and Li Weiyang
2018年第4期第53 ( 203期）
（EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)
基于 Maxwell的永磁同步电动机最佳电流控制特性曲线绘制方法
孟曙光，黄鹏程，李威扬
( 中车株洲电机有限公司，湖南株洲 412001)
摘要基于 An/ / Maxwell软件提出了定子电流的最佳控制特性曲线绘制方法。以某型永磁同步电动机为研究对象，采用 An/ / Maxwell软件计算了满足最大转矩 / 电流及普通弱磁丨策