電機設計是一個電、磁、力、熱等多學科耦合的優化過程，不同類型的電機有著不同的側重點。電機設計的首要任務就是根據電機性能指標和運行條件計算得到相應的電磁方案，隨著計算機技術的迅猛發展，越來越多的工程師開始使用電磁場有限元分析技術來校核磁路設計的方案。并進一步形成以電磁場有限元分析技術主導的電機設計和分析新方法（如下圖所示）。

         Magneforce電機設計仿真軟件除了包含了電機本身的設計經驗之外，采用了基于時步法(Time-stepping)的有限元（FEA）和電路（SPICE）耦合分析，從而更準確地對電機的電磁場和控制系統的性能進行分析與評估。時步法是當今國際電工領域公認的計算電磁場的最佳方法，而耦合的有限元和電路分析，能夠確保對電機的電磁場進行更精確和快速的計算分析。

      Magneforce電機設計仿真軟件與傳統有限元分析技術的優勢主要體現在以下幾個方面：

       一、 電機模型建立

      利用有限元技術通常需要繁瑣的前后處理，而電機設計又是一個多種電磁和結構參數的聯合調整和優化過程，需要建立大量的模型來分析優化。傳統電機設計軟件很難處理這對矛

盾。通常都是先利用磁路法得到電機方案，再建立有限元模型進行電磁場分析。這樣做既不能發揮有限元分析的優勢，又會降低設計精度和效率。Magneforce基于模型庫與參數化相結合的輔助建模方式，采用自適應網格技術，具有自動前后處理功能等特點，使得設計電機電磁方案的效率大幅提高。真正實現了將有限元技術和電機設計的完美結合。

       Magneforce模型庫收錄了各型電機的多種定轉子類型，可以在電機設計中直接選取，同時支持用戶自定義模型的導入。另外，Magneforce 材料庫收錄了多種工廠中常用的永磁材料和鐵心材料，永磁材料M-H曲線涵蓋了電機工作的多個溫度點的剩磁和矯頑力溫度修正系數。鐵心材料的損耗曲線也涵蓋了多個頻率點的損耗特性。基于以上材料參數計算得到的電機方案將更加準確。

      二、 控制系統的耦合

      電機設計時需要分析計算電機在空載，不同負載工況，故障工況等多種工況時的性能以驗證方案是否滿足設計要求。此外，對于新型永磁電機的設計，在電機本體設計時必須考慮控制方式以及控制系統對電機的影響，甚至控制體系對電機本體的設計起到決定性的作用。Magneforce軟件中集成了豐富的控制電路模塊，可以實現開關式和PWM調制時方波驅動系統，PWM調制式正弦波驅動系統，PWM調制式Bang-Bang電流控制系統。并且集成了豐富的閉環控制模塊。

                                                             控制系統搭建

    同時Magneforce可以與Mat lab/simulink實現用戶自定義的控制方式。

                                             控制系統聯合仿真

       三、計算結果的后處理

      磁路法軟件往往可以輸出豐富的計算結果，例如功率因數、效率、過載能力、電負荷、磁負荷、熱負荷等等。這些都是電機設計人員判定方案的依據。電磁場有限元分析的后處理通常都需要工程師手動完成，這不僅增加了設計人員的負擔，也降低了電機設計的效率。Magneforce軟件集成了強大的后處理工具，可以輸出和常規磁路法相媲美的各種集總參數，不僅如此，還能提供全部的場分布云圖

       四、電機方案的優化

      特定的電機設計要求通常會對應多種不同的電機設計方案，這需要設計人員對已完成的方案進行分析優化。Magneforce可以實現包括幾何尺寸，材料選擇，線規等等單參數或者多參數的批量電機方案的計算分析。幫助設計人員得到最佳的電機設計方案。

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