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一、軟件概述ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強(qiáng)大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機(jī)電等多個(gè)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進(jìn)算法，能夠精確模擬各種復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，為工程師和科研人員提供可靠的設(shè)計(jì)分析工具。二、核心功能（一）電磁建模與分析Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創(chuàng)建二維和三維電磁模型。

摘 要：永磁直流空心杯電機(jī)是空心杯電機(jī)的一種，體積小重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、工作效率高、功率密度高，在航空航天及國防軍事裝備領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。以永磁直流空心杯電機(jī)為模型，運(yùn)用Ansoft Maxwell軟件搭建仿真模型，進(jìn)行網(wǎng)格剖分、材料賦予及激勵(lì)源等設(shè)置。求解并分析模型在穩(wěn)態(tài)的磁場分布及瞬態(tài)的輸出特性，為電機(jī)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考依據(jù)。

磁屏蔽設(shè)計(jì)的實(shí)際車間，研究不同形狀的磁屏蔽，如標(biāo)準(zhǔn)和狹縫屏蔽的有效性要求電磁學(xué)的基本理解無需使用ANSYS Maxwell電路基礎(chǔ)基本3D幾何概念安裝了ANSYS Maxwell的計(jì)算機(jī)致力于學(xué)習(xí)和實(shí)踐描述利用ANSYS Maxwell釋放電磁設(shè)計(jì)的力量在當(dāng)今技術(shù)驅(qū)動(dòng)的世界中，電磁設(shè)計(jì)是無數(shù)創(chuàng)新的核心，從電動(dòng)汽車和可再生能源系統(tǒng)到醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化和航空航天應(yīng)用

利用Ansys仿真軟件歸納總結(jié)出電機(jī)的振動(dòng)及噪聲特性，在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上對電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，以抑制振動(dòng)噪聲，結(jié)合Ansys仿真軟件對優(yōu)化前后兩種電機(jī)進(jìn)行電磁仿真、模態(tài)分析、振動(dòng)仿真、噪聲仿真，以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性。 1永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu) 如圖1所示為本文所研究商用電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)徑向示意圖。

將 Maxwell 2D導(dǎo)入到軟件Simplorer 中，可建立基于Simplorer 的永磁無刷直流電機(jī)的模型。仿真結(jié)果分析設(shè)計(jì)的聯(lián)合仿真部分結(jié)果如圖４～圖６所示。從圖４，可以看出電機(jī)穩(wěn)定之后，平均轉(zhuǎn)速為 4166ｒ/ min。與理論額定轉(zhuǎn)速 4000ｒ/ min相差在誤差范圍之內(nèi)，是符合設(shè)計(jì)要求的。

通過低頻電磁場仿真可以分析得出電機(jī)的磁場分布、電磁力、轉(zhuǎn)矩、功率等性能指標(biāo)，從而優(yōu)化電機(jī)的設(shè)計(jì)方案，提升電機(jī)性能。不僅如此，仿真分析還可實(shí)現(xiàn)在電機(jī)打樣前多次調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠有效降低電機(jī)廠家打樣成本，提高研發(fā)生產(chǎn)效率和樣機(jī)出廠質(zhì)量，逐漸成為電機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中的重要環(huán)節(jié)。

使用Ansys Maxwell可計(jì)算出電機(jī)單個(gè)轉(zhuǎn)速和多個(gè)轉(zhuǎn)速下的電磁力，電磁力的計(jì)算結(jié)果可以傳遞到Ansys Mechanical，從而仿真電機(jī)模態(tài)和諧響應(yīng)情況。這為空氣聲傳播和ERP的建模提供了途徑，并展示了結(jié)構(gòu)因素在動(dòng)力系統(tǒng)聲音中的作用。聲學(xué)仿真輸出的是噪聲的頻譜響應(yīng)，可在Ansys VRXPERIENCE Sound中生成聲音的瀑布圖，通過分析和聆聽聲音來了解電機(jī)的聲學(xué)特征。

仿真如何助力電機(jī)設(shè)計(jì)仿真可用于提高各行業(yè)電機(jī)的性能和效率。工程師在電機(jī)設(shè)計(jì)中使用仿真技術(shù)，對電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件和非運(yùn)動(dòng)部件的性能進(jìn)行仿真，并深入了解熱、電磁和機(jī)械性能，以確保高效設(shè)計(jì)。Ansys Maxwell高級電磁場求解器：使用2D或3D有限元方法求解靜態(tài)、頻域和時(shí)變磁場與電場。Maxwell軟件符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)典案例 相關(guān)資料：Ansys Motor-CAD了解你所在行業(yè)的實(shí)用仿真技術(shù)、工程問題解決思路更多Ansys低頻電磁最新資訊，解決方案，新功能介紹，軟件使用技巧（FAQ），培訓(xùn)教程，二次開發(fā)腳本，應(yīng)用案例等內(nèi)容，歡迎關(guān)注Ansys“Maxwell大本營微信公眾號（由Ansys中國技術(shù)團(tuán)隊(duì)運(yùn)營）

表1 定子自由模態(tài)仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比2.2 電機(jī)電磁振動(dòng)計(jì)算 將前面所計(jì)算的電磁激振力和齒槽轉(zhuǎn)矩加載到永磁有刷直流電機(jī)三維有限元模型上，通過Maxwell 與workbench 電機(jī)磁-固耦合仿真的方法，將二維模型的電磁力加載到三維有限元模型，計(jì)算電機(jī)的振動(dòng)響應(yīng)。

在Maxwell 2D中，利用該電機(jī)的1/8模型，計(jì)算定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進(jìn)行該電機(jī)三維定子的諧響應(yīng)分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進(jìn)行三維聲場分析。

NVH中的DFT窗口函數(shù)可選，覆蓋更多的實(shí)際應(yīng)用情況；支持任意斜極模型中基于單元的諧波力計(jì)算；支持溫度相關(guān)的多條退磁曲線；為增強(qiáng)型磁致伸縮力模型增加各向異性彈性屬性。 2021 R2版本支持轉(zhuǎn)子分段斜極(一字、V字和用戶自定義斜極) 的電磁力映射，Maxwell2D skew功能可處理多個(gè)slice上的電磁力并自動(dòng)映射到諧響應(yīng), 大幅加快了永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子分段斜極的NVH分析。

Maxwell求解后把力和力矩傳遞到Motion中Ansys Motion與Maxwell聯(lián)合仿真工作流程Ansys Motion-Motion中的運(yùn)動(dòng)模型-Input:磁力和磁力矩-Output:永磁體的位置和方向Maxwell-Maxwell中的電磁模型-Input:永磁體的位置和方向-Output:磁力和磁力矩軟件要求和模型介紹Ansys

(3)所示2 結(jié)果與討論Maxwell是具有精度驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)剖分技術(shù)和強(qiáng)大的后處理器的高性能三維電磁設(shè)計(jì)軟件,可以用做分析電機(jī)?變壓器和線圈等電磁部件的整體特性,以及磁鐵?電機(jī)或磁場發(fā)生裝置的B分布和H分布?溫度分布等圖形結(jié)果?利用Maxwell電磁有限元仿真軟件對上海平野磁器有限公司SKH45T壓機(jī)三維仿真分析,分析直流電流產(chǎn)生的力矩,電流密度及磁場強(qiáng)度,并講計(jì)算結(jié)果與測量數(shù)據(jù)對標(biāo)

- 正確應(yīng)用徑向磁化并設(shè)置磁體陣列。 - 使用ANSYS Maxwell在二維和三維環(huán)境中對磁齒輪系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。 - 根據(jù)極對和調(diào)制器段計(jì)算齒輪比。 - 分析扭矩、磁場分布和性能曲線。 - 了解磁齒輪箱技術(shù)的最新研究和趨勢。 ## 先決條件 - 對電磁學(xué)和磁場有基本的理解。

基于等效磁路法確定電機(jī)基本尺寸，采用電磁場三維有限元分析方法對電機(jī)電磁場、氣隙磁密、齒槽轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果符合電機(jī)設(shè)計(jì)要求。最后對樣機(jī)試驗(yàn)負(fù)載特性數(shù)據(jù)與有限元值進(jìn)行對比，一致性滿足要求，驗(yàn)證有限元仿真結(jié)果可靠性，該軸向磁通永磁同步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在某新能源汽車中，該項(xiàng)目的研究為軸向磁通永磁電機(jī)在汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)開發(fā)提供一定參考價(jià)值。

電機(jī)溫度場分析電磁熱耦合分析流程風(fēng)冷分析案例電磁損耗的耦合Fluent流體仿真結(jié)果永磁電機(jī)定子水冷仿真三相感應(yīng)電機(jī)液冷仿真三相感應(yīng)電機(jī)噴油及液冷仿真考慮磁鋼溫度特性的電機(jī)特性仿真電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)化建模