電機作為工業中最重要的執行器件，其設計合理性對性能的影響至關重要。目前，有限元數值分析在電機前期設計階段得到了廣泛應用，一定程度上可以代替電機的樣機性能測試，并可模擬電機內電磁場的瞬變過程。 

本文基于安世亞太自主研發的PERA SIM.Emag電磁仿真軟件，對IEEE Team30問題電機電磁場進行了數值模擬計算，得到了電機磁力線、磁密、損耗等分布。

感應電機二維結構如下圖所示：

 

基于PERA SIM.Emag電磁仿真軟件，具體仿真工況條件為：

• 電源頻率60Hz

• 轉速1200rad/s

• 電流有效值2892.3A

電機模型中包含定子、轉子、軸、定子繞組和轉子導條，定轉子鐵芯采用導磁材料，相對磁導率為30，定子鐵芯電導率0，轉子鐵芯磁導率1.6e6Ω/m，定子繞組為銅，轉子導條為鋁電導率3.72e7Ω/m，軸為非導磁。電機軸向長度1m。

本次計算應用電磁場頻域求解器（Eddy Current），將速度帶入等效后的頻域Maxwell方程組并做等效，最終得到計算結果如下：

磁矢勢

 

磁通密度矢量

磁通密度模

歐姆損耗密度

 

轉子導條電流分布

 

結論

本文應用PERA SIM.Emag電磁仿真軟件對IEEE Team30問題中的感應電機進行了數值仿真計算，得到了電機內磁力線、磁密、損耗等分布情況，采用不同表現形式對結果進行了呈現，可幫助企業降低電機研發成本，提高產品設計品質。