iEmSim軟件概述

電機自動設計仿真

iEmSim是一款專注電機自動設計和仿真的軟件，由北京億佳科技有限公司自主開發，具有獨立知識產權。iEmSim軟件致力于實現電機設計的自動化和智能化，包含功能：自動方案定制、自動仿真。

iEmSim作為數字員工代替人工完成電機設計工作，成為電機設計軟件機器人。iEmSim是技術人員成為電機設計專家的得力幫手。iEmSim目標是成為企業實現高工作效率和低經營成本完成電機設計的工具，企業減少技術人力成本的有效手段。

制造商

北京億佳科技有限公司于2014年1月成立于北京清華科技園，創始人王荀在2002年進入清華大學電機系攻讀碩士和博士學位，期間開始電機設計仿真軟件開發，至今已有23年電機設計仿真軟件開發經驗。

公司擁有專業的技術團隊及多年電機理論研究經驗，可為高效電機、通用工業、新能源發電、汽車車輛、軌道交通、船舶艦艇、航空航天、軍工行業等各行各業的電機設計師提供軟件支持和咨詢服務。

公司秉持理論自主創新、代碼自主編制，不代理國外商業軟件，不封裝國外商業軟件，實現電機設計仿真軟件的國產自主化，解決我國電機仿真技術過度依賴國外軟件這類卡脖子的問題，推動我國電機設計仿真技術領先世界。

iEmSim界面介紹

iEmSim基于工業互聯網，可在公有云、私有云和混合云上部署，用戶通過網絡訪問專用客戶端即可使用。iEmSim可將單個電機編譯成專用APP，下載到本地計算機。

登錄后進入主頁，主頁最上端是菜單欄、工具欄和用戶中心。工具欄下方是五個窗口，資源窗口、屬性窗口、圖顯窗口。如下圖1所示。

 ·資源窗口

資源窗口包含電機欄、仿真欄、部件欄和材料欄，如圖1中的①所示。

·屬性窗口

屬性窗口顯示資源窗口中電機欄、仿真欄、部件欄和材料欄中各項的屬性參數，如圖1中的②所示。

點擊電機欄中結構選項時，屬性窗口顯示結構參數，可在屬性欄中完成電機結構參數值的輸入。

點擊仿真欄中仿真選項時，屬性窗口顯示仿真工況參數，可在屬性欄中完成仿真選項工況參數的輸入。點擊仿真欄中計算結果選項名稱時，屬性窗口顯示仿真結果屬性參數。

·圖顯窗口

圖顯窗口顯示圖形和文表。如二維模型圖、三維模型圖、繞組分析、時域圖、頻域圖、空間圖、時空圖、有限元模型、文表A、文表B、文表C、結論單等的圖文結果顯示，如圖1中的③所示。

主頁最下端是消息窗口與日志窗口，如圖1中的④⑤所示。

iEmSim軟件功能

iEmSim2025版新增交交勵磁電機、繞線異步電機的電磁方案自動設計及仿真功能，覆蓋等效路法、網絡路法、有限元法三類算法，并于云端完成部署，初步實現多場景電磁設計智能化。目前，電機設計軟件iEmSim適用的電機種類有七種，即籠型異步電機、繞線異步電機、雙饋異步電機、凸極同步電機、隱極同步電機、永磁同步電機、交交勵磁電機，如下圖所示。

軟件iEmSim中每種類型電機有多種分析功能，如表1-1所示。

表1-1 分析功能列表

1)電磁方案(自動設計)

“電磁方案(自動設計)”主要功能是基于電機理論解析和經驗公式、電機工程數據、優化算法自動完成電磁方案設計。

電磁方案自動設計時，用戶僅需輸入額定參數，即極數、額定功率、額定電壓和額定頻率，即可自動完成電磁方案定制。用戶無法確定電磁方案的其它參數時，無需手工輸入，設置為0，軟件自動計算這些參數；允許用戶輸入電磁方案的其它參數，如定子鐵心外徑、定子槽數等，作為固定約束。自動對所有可能的拓撲方案進行計算、比較和優化，詳細分析極槽配合、繞組連接，給出一個或者若干個合理的優選方案。

自動設計的電機性能特點：高效率、低振動、低噪聲、無齒槽轉矩、轉矩平滑、無單邊磁拉力。計算速度快，工作效率高，使用者無需掌握大量專業知識。初始階段考慮更多可能方案，快速優選優化、縮小范圍，制定合理方案，避免后期出現產品某些性能不達標帶來時間和經濟上的浪費。

2)電磁穩態(等效路法)

“電磁穩態(等效路法)”主要功能是根據等效磁路和等效電路模型對電磁方案校核計算。

考慮穩態運行時額定頻率對應的基波磁場，將一極磁路視作等效磁路，利用全電流定理和解析公式計算磁路特性，包括磁路中的磁壓降和磁通密度；以相電阻和相電感構建等效電路模型，利用相量圖和解析公式計算電路特性，包括等效電路的電阻和電感、電流、電磁轉矩、功率因數、損耗、效率、熱負荷等。等效電路參數為相電阻和相電感，包括定子電阻、定子漏感、轉子電阻、轉子漏感、勵磁電阻、勵磁電感等。對不同負載工況、不同運行轉速時的穩態性能均可計算，輸出設計表單。

3)電磁穩態(網絡路法)

“電磁穩態(網絡路法)”主要功能是根據集中參數構成的電路磁路網絡模型進行電磁穩態分析，利用解析公式法進行氣隙磁場和磁力分析。

根據繞組實際連接建立集中參數構成的電路網絡模型，根據磁路實際結構建立集中參數構成的磁路網絡模型。利用網孔回路電壓方程，計算電磁穩態運行性能，包括線圈電阻和電感、繞組電阻和電感、繞組磁鏈諧波、繞組電流諧波，定子繞組電流包括線圈電流、繞組支路電流、相電流、線電流和環流等，轉子繞組電流為轉子導條電流。利用磁場解析法，計算定子磁勢諧波、轉子磁勢諧波、氣隙磁勢諧波、氣隙磁通密度諧波、氣隙磁力密度諧波、單邊磁拉力諧波、電磁轉矩諧波、齒槽轉矩諧波等（這里稱諧波時也包含基波）。利用解析公式對結果理論說明，明晰結果與電機參數的關系，充分發揮理論解析在多諧波分析計算中的獨特優勢，消除有限元數值算法引起虛假結果的干擾。

以單個線圈為單位進行建模和分析，通用性強，分析計算時詳細考慮以下內容的影響，即任意繞組連接（包括并聯支路、對稱或不對稱連接）、均壓線連接、鐵心飽和、斜槽、斜極、靜態偏心、動態偏心、定子鐵心內圓橢形、定子齒內圓不同圓、轉子齒外圓不同圓、齒上開輔助槽、槽沿圓周不均勻分布、轉子鼠籠斷條、空槽等。對于軸向結構分布不一致的情況，如斜槽、斜極，可軸向分段計算繞組感應電勢、氣隙磁通密度諧波、氣隙磁力密度諧波、單邊磁拉力諧波、電磁轉矩諧波、齒槽轉矩諧波。對不同負載工況、不同運行轉速條件均可計算和分析。計算完畢后，無需進行手工后處理工作，自動輸出顯示時域圖、頻域圖、曲線圖、云圖、柱狀圖、數據表格、理論解析公式說明表單、結論表單。可以快速實現眾多拓撲結構方案的評估、分析、優選、優化，尤其是快速實現高效率、低振動、低噪聲的電機設計。

對于多速鼠籠異步電動機，一般包括雙速鼠籠異步電機、三速鼠籠異步電機、四速鼠籠異步電機，由于在某一個轉速或者幾個轉速時，定子繞組連接不對稱，氣隙磁場諧波很強，用傳統的等效相電路法難以準確計算，用電路磁路網絡法可以快速準確計算。

4)電磁穩態(有限元法)

“電磁穩態(有限元法)”主要功能是根據有限單元法對電機電磁場進行穩態分析，利用傅里葉法進行氣隙磁場分析。

自動完成有限單元網格剖分、穩態電磁場求解、磁場結果后處理，詳細計算電感參數、銅耗、鐵心的磁滯損耗和渦流損耗、繞組電流、繞組感應電壓、繞組磁鏈、電磁轉矩等。利用二維傅里葉法對徑向氣隙磁通密度、切向氣隙磁通密度、徑向氣隙磁力密度、切向氣隙磁力密度進行頻域分析，得到諧波的幅值、階次、頻率、相角和轉向。自動輸出顯示時域圖、頻域圖、曲線圖、云圖、柱狀圖、數據表格、理論解析公式說明表單、結論表單。

5)電磁暫態(網絡路法)

“電磁暫態(網絡路法)”主要功能是根據集中參數構成的電路磁路網絡模型進行電磁暫態分析。

根據繞組實際連接建立集中參數構成的電路網絡模型，根據磁路實際結構建立集中參數構成的磁路網絡模型。利用網孔回路電壓方程，計算電磁暫態運行性能，包括定子電流、轉子電流、電磁轉矩、齒槽轉矩、轉子轉速、轉子角位移，定子電流包括線圈電流、繞組支路電流、相電流、線電流和環流等。主要是研究如下問題，即電機瞬態特性、起動特性、負載變化對電機暫態的影響、轉子轉矩脈動、電源諧波的影響、突然短路等。

6)電磁暫態(有限元法)

“電磁暫態(有限元法)”主要功能是根據場路耦合有限單元法進行電磁暫態分析。

自動完成有限單元網格剖分和磁場結果后處理，利用有限單元法分析電機電磁場，并和電路網絡耦合在一起做電磁暫態特性計算，包括線圈電感、繞組電感、繞組磁鏈、繞組電流、繞組電壓、氣隙磁通密度、氣隙磁力密度、電磁轉矩、齒槽轉矩、轉子轉速、轉子加速度、轉子旋轉角度位移等。對不同負載工況、不同運行轉速條件均可計算。可以計算起動、繞組故障和突然短路等電磁暫態問題。利用二維傅里葉法對徑向氣隙磁通密度、切向氣隙磁通密度、徑向氣隙磁力密度、切向氣隙磁力密度進行頻域分析，得到諧波的幅值、階次、頻率、相角和轉向。