JMAG计算永磁直流电动机报告
JMAG标准培训教程永磁电机
制定生产工艺
根据设计方案，制定生产工艺 流程和质量控制标准。
关键参数选择与计算
电机尺寸参数
根据设计目标和应用场景，选 择合适的电机尺寸参数，如定
子内径、铁心长度等。
电磁负荷参数
根据电机类型和性能要求，选 择合适的电磁负荷参数，如磁 通密度、电流密度等。
绕组设计参数
根据电磁方案和性能要求，选 择合适的绕组设计参数，如匝 数、线径、并绕根数等。
JMAG标准培训教程永磁电机
目录
• 永磁电机基础概念 • JMAG软件介绍与安装 • 永磁电机设计流程与规范 • JMAG在永磁电机仿真中应用 • 故障诊断与预防措施建议 • 实验验证与性能评估方法
01 永磁电机基础概念
永磁电机定义与分类
永磁电机定义
利用永磁体产生磁场，通过电磁 感应原理实现电能与机械能相互 转换的电机。
03 永磁电机设计流程与规范
设计流程梳理
选择电机类型
根据设计目标，选择合适的永 磁电机类型，如表面贴装式、 内嵌式等。
优化设计方案
通过仿真分析，对电磁方案进 行优化，提高电机性能。
明确设计目标
根据应用需求，确定电机的性 能参数，如功率、转速、效率 等。
设计电磁方案
根据电机类型和性能参数，设 计电磁方案，包括定子、转子 结构、绕组设计等。
02 JMAG软件介绍与安装
JMAG软件功能概述
强大的电磁场分析功能
JMAG软件可以对各种电磁设备 进行精确的三维电磁场分析，包
括电机、变压器、传感器等。
高效的求解器
软件内置了丰富的材料库，支持 用户自定义材料属性，方便用户 进行各种复杂电磁场问题的分析
。
ห้องสมุดไป่ตู้
基于JMAG的永磁电机齿槽转矩研究及削弱措施
机齿槽力矩[J].微特电机,2006,34(11):9-10.
50
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
从图3中可以得出电机齿槽转矩随着定子开口槽尺额定功率kw40额定电压dcv336定子槽数q36极对数p4峰值转速rpm11000峰值转矩nm300表1电机参数表表2不同极弧系数表3不同槽口宽度图2不同极弧系数时齿槽转矩图1电机模型名称方案1方案2方案3永磁体宽度mm1617175极弧系数071074076名称方案1方案2方案3槽口宽度mm222528万方数据科技创新导报2018no23scienceandtechnologyinnovationherald工程技术科技创新导报scienceandtechnologyinnovationherald50寸增大而逐渐增大当定子槽开口为22mm时齿槽转矩均方根值为10nm明显小于开口为25mm和28mm时的116nm135nm
工程技术
图3 不同开口槽尺寸时齿槽转矩
图4 斜槽、斜极对齿槽转矩影响
寸 增大而逐 渐 增大，当定子槽开口为 2 . 2 m m 时，齿 槽 转 矩 均 方 根 值 为1. 0 N m ,明显小于 开口为 2 . 5 m m 和 2 . 8 m m 时的 1.16Nm、1.35Nm。可见减小定子槽开口大小或者采用磁性 槽楔可明显消弱电机齿槽转矩。设计时可结合制作工艺， 适当减小定子槽口大小。 3.3 转子斜极和定子斜槽
Abstract: Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is gaining more and more popular use due to its high volume density and high power density, especially in automotive and aerospace. In areas with higher reliability and high power density requirements, the advantages are even more pronounced. However, the cogging torque specif ic to permanent magnet motors places higher demands on the design and optimization of high performance permanent magnet motors. Based on the JMAG electromagnetic design software, based on the analysis of the cogging torque forming principle, the cogging torque of an 8-pole 40KW permanent magnet motor is compared and analyzed, and the different stator slot opening width and pole arc coefficient are obtained. The effect of the slot torque and the 2D f inite element method are used to verify that the rotor ramp can effectively attenuate the motor cogging torque. Key Words: Permanent magnet synchronous motor; Cogging torque; Weakening
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析永磁电机是一种利用永磁体作为励磁源产生磁场的电机。
它具有体积小、重量轻、转速高、效率高等优点，在交通工具、家电、工业自动化等领域得到广泛应用。
为了提高永磁电机的性能和效率，使用JMAG软件进行仿真分析是一个非常有效的方法。
JMAG是一种电磁场仿真软件，可以对电机进行电磁场分析、磁场分布分析、电磁耦合分析等。
以下是基于JMAG软件的永磁电机仿真分析的详细内容。
通过JMAG软件建立永磁电机的几何模型。
可以根据实际电机的尺寸和结构，在JMAG软件中建立电机的三维几何模型。
JMAG软件提供了丰富的建模工具和功能，可以方便地创建电机的转子、定子、绕组等部分，并进行相应的几何操作，以得到准确的电机几何模型。
接下来，设置永磁体的磁性。
在永磁电机中，永磁体是产生磁场的关键部分。
通过JMAG软件可以设置永磁体的材料属性和磁化情况。
可以选择不同种类的永磁体材料，设置其磁化强度和方向，以模拟真实永磁体的磁场特性。
然后，设置绕组的电流和电压。
在永磁电机中，绕组是通过电流和电压来产生磁场和转矩的。
通过JMAG软件可以设置绕组的电流大小和方向，以及绕组的电压情况。
可以根据实际需求，设置不同的电流和电压参数，来进行不同工况下的仿真分析。
进行仿真分析。
在设置好永磁体和绕组的参数后，通过JMAG软件进行仿真分析。
可以对永磁电机的电磁场进行分析，得到电磁场的分布情况、磁场密度、磁力线等相关结果。
可以对转矩、功率、效率等关键性能进行仿真计算和分析，以评估电机的性能和优化设计。
通过JMAG软件进行永磁电机的仿真分析，可以帮助设计工程师更好地了解电机的性能特点，为电机的优化设计提供参考依据。
可以有效减少实际制造和测试中的成本和时间，提高设计过程的效率。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析成为电机设计和优化的重要工具。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
随着现代工业的不断发展，永磁电机已经成为了新能源车辆、家电、机械等领域中普遍采用的关键性设备。
为了满足市场需求，设计出的永磁电机需要具有高效、稳定、低噪音等特点，这就需要在设计过程中进行模拟仿真和优化。
JMAG是一款专业的电机设计仿真软件，能够帮助工程师进行永磁电机的全面仿真分析和优化设计。
本文将针对永磁电机的设计和仿真分析进行介绍。
1. 建立模型
在使用JMAG软件进行永磁电机设计之前，首先需要进入软件建立电机模型。
用户可以根据永磁电机的不同类型和使用环境，选择相应的建模方法和建模方式。
对于拟合更为复杂的电机类型，用户可以使用仿真库中提供的示例电机来建立新的模型，或者直接基于已有的电机模型进行调整和更新。
2. 仿真分析
建立好电机模型后，就可以进行仿真分析了。
JMAG提供了多种不同的仿真分析方法和指标，如磁场分析、电磁学力和扭矩分析、损耗特性分析等。
其中，在永磁电机的设计和优化过程中，最为重要的指标则是磁场和扭矩的分析。
在这方面，JMAG提供了全面的仿真工具和分析器，能够在保证仿真精度的情况下，实现快速模拟分析。
3. 优化设计
进行了模拟仿真分析后，就可以对永磁电机的各项性能指标进行评估和优化。
JMAG软件提供了多种优化方法来满足用户不同的需求，比如磁路参数优化、损耗优化、设计尺寸优化等。
优化设计不仅能够提高永磁电机的工作效率和性能，还可以大幅度减少设备成本和制造成本。
在这一过程中，JMAG的优化工具和分析器能够提供高效准确的分析报告，帮助用户尽快找到最优化的设计方案。
最新JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程
J M A G D e s i g n e r永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程JMAG Designer 永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程1.设定软件单位制打开JMAG Designer软件，选择Tools菜单下的Preferences,如下图：会跳出如下图对话框，选择左侧的Units，右侧出现的既是软件目前的单位制，如果和您的模型的单位制有差别，可以电机右侧的Edit按钮修改软件的单位制。
2.建模用户可以在JMAG Designer软件自带的Geometry Editor中建模，也支持多种3D格式的图形直接导入，本例采用直接从外部导入.sat格式3D图形的方式。
选择File菜单下的Open，如下图：或者直接点击下图中所示的快捷键，如下图：会弹出如下图对话框，在文件类型中选择ACIS SAT Files(.sat)，选中要导入的图形文件。
图形导入后效果，如下图：在做结构分析时，主要的分析对象是电机的定子铁芯，考虑的是铁心受到的电磁力，所以这里对模型进行了简化，只保留定子铁芯。
在上方菜单栏中点击Save，保存。
如下图：3.前处理做结构分析时，一般分两步：模态分析和频域分析。
模态分析是分析模型本身的固有振动频率，频域分析是分析模型受电磁力后的振动频率，这两个频率将影响到电机的噪声情况。
在左侧树形图中右键点击Solid Model，选择New Study下的Eigenmode Analysis，建立一个模态分析的Study。
如下图：赋材料属性在右侧的Toolbox栏下Materials里是软件的材料库，在做结构场分析时，需要用户自己创建材料，左键点击Create New Material。
如下图：此时会弹出材料编辑对话框，修改名字为steel_structural，点击Machanical Properties，在做结构分析时，需要给出材料的密度、杨氏模量和泊松率。
此例给出的是大概值，并非精确值。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析永磁电机是一种以永磁体作为磁场源的电机，具有结构简单、效率高、功率密度大等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
永磁电机的设计和优化需要经过复杂的仿真分析，以确保其性能和可靠性。
而基于JMAG软件的永磁电机仿真分析可以帮助工程师们快速、准确地评估不同设计参数对电机性能的影响，从而提高设计效率和质量。
一、JMAG软件简介JMAG是一款由日本JSOL Corporation开发的专业电磁场有限元软件，其在磁场仿真领域拥有领先的技术和应用经验。
JMAG软件能够模拟和分析各种电磁场问题，包括永磁电机、变压器、感应电机等领域，其强大的仿真分析能力使得工程师能够深入理解电磁场分布规律，从而优化设计方案。
二、永磁电机仿真分析的重要性在永磁电机的设计和优化过程中，仿真分析是至关重要的环节。
通过仿真分析，工程师可以确定电机的电磁场分布、损耗情况、力矩特性等重要参数，帮助设计人员优化电机结构、提高电机性能和效率。
而基于JMAG软件的永磁电机仿真分析能够提供准确的计算结果，帮助工程师在短时间内做出正确的设计决策。
三、永磁电机仿真分析的内容基于JMAG软件的永磁电机仿真分析通常包括以下几个方面的内容：1. 电磁场分布分析：通过JMAG软件可以模拟电机中的磁场分布，包括气隙磁密分布、永磁体磁场强度、励磁线圈磁场等，从而帮助工程师理解电机的工作原理和性能。
2. 损耗分析：电机的损耗是影响电机性能的重要因素，通过JMAG软件可以模拟电机中的铁损耗、铜损耗等，帮助工程师评估电机的热特性和效率。
3. 力矩特性分析：永磁电机的输出力矩是其性能的重要指标之一，通过仿真分析可以计算电机在不同工况下的输出力矩曲线，帮助工程师优化电机的设计。
4. 瞬态分析：电机在启动、停止、调速等瞬态工况下的性能表现对于应用场景至关重要，通过JMAG软件可以模拟电机在不同工况下的瞬态响应，帮助工程师评估电机的动态特性。
四、基于JMAG软件的永磁电机仿真分析案例以某款永磁电机为例，设计人员需要对其进行仿真分析，以评估不同设计参数对其性能的影响。
JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程
JMAG Designer 永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程1.设定软件单位制打开JMAG Designer软件，选择Tools菜单下的Preferences,如下图：会跳出如下图对话框，选择左侧的Units，右侧出现的既是软件目前的单位制，如果和您的模型的单位制有差别，可以电机右侧的Edit按钮修改软件的单位制。
2.建模用户可以在JMAG Designer软件自带的Geometry Editor中建模，也支持多种3D 格式的图形直接导入，本例采用直接从外部导入.sat格式3D图形的方式。
选择File菜单下的Open，如下图：或者直接点击下图中所示的快捷键，如下图：会弹出如下图对话框，在文件类型中选择ACIS SAT Files(.sat)，选中要导入的图形文件。
图形导入后效果，如下图：在做结构分析时，主要的分析对象是电机的定子铁芯，考虑的是铁心受到的电磁力，所以这里对模型进行了简化，只保留定子铁芯。
在上方菜单栏中点击Save，保存。
如下图：3.前处理做结构分析时，一般分两步：模态分析和频域分析。
模态分析是分析模型本身的固有振动频率，频域分析是分析模型受电磁力后的振动频率，这两个频率将影响到电机的噪声情况。
在左侧树形图中右键点击Solid Model，选择New Study下的Eigenmode Analysis，建立一个模态分析的Study。
如下图：赋材料属性在右侧的Toolbox栏下Materials里是软件的材料库，在做结构场分析时，需要用户自己创建材料，左键点击Create New Material。
如下图：此时会弹出材料编辑对话框，修改名字为steel_structural，点击Machanical Properties，在做结构分析时，需要给出材料的密度、杨氏模量和泊松率。
此例给出的是大概值，并非精确值。
在Density下的Constant中填入7850，在Young’s Modelus中填入210000，在Poisson’s Rati中填入0.3，点击OK。
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2020/11/2
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操作步骤
l 模型说明 l 创建几何模型 l 定义材料 l 定义条件 l 定义电路 MAG标准培训教程永磁电机
模型整体介绍
模型：为三相四极24槽的永 磁电机。
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求解设置——步长设置
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求解设置——运行
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求解设置——过程监控
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结果显示
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空载磁力线与磁密云图
可直接导入的格式
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采用Geometry editor
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Geometry editor界面
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Geometry editor——创建region
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求解：基本电磁计算(空载）
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几何模型
模型从外部导入 采用Geometry editor 采用Geometry link功
能 采用Template功能
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外部导入模型
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使用JMAG计算永磁直流电动机报告
本报告共分为4个部分
一计算某一转速下的电机性能
二计算电机的起动性能
三计算某一负载下的电机性能
四求堵转情况下的电机性能
下面分别对此进行介绍
一转速为8571rpm时的电机性能
电机模型
电机模型电路双击绕组，即可看见叠绕组
磁通密度分布图
磁力线分布图
电密分布图
电磁转矩曲线转矩平均值为0.02784N.m
电流曲线图
电流平均值为2.941A
绕组功率曲线图绕组功率平均值为29.34W
绕组铜耗曲线图
绕组铜耗平均值为4.03W
则电磁功率=绕组功率-绕组铜耗=25.31W
换向器上每个挂钩相对于大地的电压
任意两个换向器片之间的电压
铁损曲线图
铁损为1.3W
在上述数据的基础上，根据电机公式即可得到电机的其它参数
电刷压降=电流*电刷和换向器之间的接触电阻*2=2.941*0.2V*2=1.1764V 电刷与换向器的接触电损耗=电流*电刷压降=3.46W
假设总机械损耗和风摩损耗为1.2W。
输入功率=电流*电压=2.941*12=35.292W
总损耗=机械损耗+电刷与换向器的接触电损耗+铜耗+铁损=10W
输出功率=电磁功率-铁耗-机械损耗=25.31-1.2-1.3=22.81W
效率=输出功率/输入功率*100%=64.4%
二计算电机的起动性能
起动过程
转速为11294rpm
起动电流起动电流平均值为0.16A
三计算某一负载下的电机性能
在计算某一负载下的电机性能时，我首先是直接加的负载转矩，得到一个曲线，在此基础上，我又加了电磁转矩算出一条曲线（0.0282）。
这里只给出加电磁转矩的曲线
转速曲线图
得到转速为8572rpm
电流曲线图
得到电流值为2.915A
四求堵转情况下的电机性能
堵转转矩
堵转转矩为0.127N.m
堵转电流
堵转电流为12.84A
对于堵转情况，这里只是求电磁堵转，并没有考虑机械摩擦转矩。
因此所算得的值要小于实际测得的值。