基于ANSYS的电机电磁场仿真分析.pdf

第 23 卷 　第 4 期 　　　　　　　　　河 　北 　建 　筑 　科 　技 　学 　院　学 　报 　　　　　　　　　Vol23 　No4 2006 年 12 月 　　　　　Journal 　of 　Hebei 　Institute 　of 　Architectural 　Science 　and 　Technology 　 　　　　Dec2006 ( ) 文章编号 :1007 - 6743 2006 04 - 0073 - 05 基于 ANSYS 的电机电磁场仿真分析 张海军 ,张京军 ,高瑞贞 (河北工程大学 水电学院 , 河北 邯郸 056038) ( ) 摘要 :应用有限元数值分析软件 ANSYS 对一台4 极 16 槽永磁直流电动机进行了空载 、负载特 性的数值分析 。通过分析得到整个电机电磁场的分布及波形近似为正弦的气隙磁感应强度 ,分 析结果有助于对电机进行优化设计和控制 。 关键词 :永磁直流电动机 ;有限元 ;ANSYS ; 电磁场 中图分类号 : TM351 　　　　　　　　文献标识码 :A ( ) 　　现代永磁电机 特别是稀土永磁电机 与传统 界元法和有限差分法 。其中 ,最有效 、目前应用最 的电励磁电机相比,具有结构简单 ,运行可靠 ; 体 广的是有限元法[ 1] 。有限元法具有以下特点 : 积小 ,质量轻 ;损耗小 ,效率高 ; 电机的形状和尺寸 1) 系数矩阵对称 、正定且具有稀疏性 。 可以灵活多样等显著优点 。与最近出现的无刷直 2) 第二类齐次边界条件 自动满足 ,对 电机类 流电机 、开关磁阻电机相比较 ,永磁直流电机具有 由多种材料组成的系统非常适用 。 控制系统简单 , 易于调速的优点 。因而其应用范 3) 几何剖分灵活 ,适合解决电机类几何形状 围相当广泛 ,从家用电器 、便携式电子设备 、电动 复杂的问题 。 工具到要求有良好动态性能的精密速度和位置传 4) 能较好的处理非线性问题 。 动系统都大量应用永磁直流电动机 。 5) 根据该方法编制的软件系统对于各类电磁 永磁直流 电机是由永磁体建立励磁磁场的 , 计算问题具有较强的适应性 。 因此电机性能的很大一部分取决于永磁体 的性 1. 2 分析步骤 能 。随着永磁材料特别是稀土永磁材料不断涌现 和发展 ,永磁电机的性能在不断的提高 , 由于稀土 1) 从所考察的电磁场边值问题出发 ,利用变 永磁具有高剩磁密度 、高矫顽力 、高磁能积和线性 分原理 ,把问题转化为等价的变分问题 , 即能量积 退磁曲线的优异磁性能特别适合于制造电机 。但 分的极值问题 。 是由于永磁体的存在 ,使得永磁 电机的设计与计 2) 将求解区域剖分为一系列子区域 , 即区域 算变得比其它电机要相对复杂 。目前的永磁电机 离散 。 设计主要运用传统的磁路法 ,但是对于永磁 电机 3) 选取分片光滑的插值函数去逼近整个求解 ( ) 来说 , 由于没有现成的经验修正系数 ,采用磁路近 区域内光滑的磁位函数 Az 。 似的方法常常得不到满意的结果 ,而 电磁场数值 4)