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Prius2004永磁同步電機設(shè)計報告：： 磁路法、maxwell有限元法、MotorCAD溫仿真、應(yīng)力分析。(內(nèi)容比較完善，用于很需要的朋友，不支持講解，等額外服務(wù)哈。)內(nèi)容：1.Excell設(shè)計程序，可以了解這個電機是怎么設(shè)計出來的，已知功率轉(zhuǎn)矩等，計算電機的體積，疊厚，匝數(shù)等。2.Maxwell參數(shù)化仿真模型：可以學習參數(shù)化仿真模型，有限元結(jié)果可查看。3.

2 基于Ansoft Maxwell的有限元分析2.1 有限元仿真模型的建立永磁直流空心杯電機具有系統(tǒng)多變量、非線性及較強的耦合性的特點，故文中簡化了不必要的分析計算過程，對電機系統(tǒng)作出如下假設(shè)條件[3]:(1)不計電機中的渦流效應(yīng)與磁滯效應(yīng)。(2)忽略空間諧波對電機磁場的影響。(3)電機所采用的材料均為各向同性。

永磁電機的主動短路（Active Short Circuit，ASC）是一種控制策略，用于在特定情況下快速制動電機，并限制電機的回饋電壓。ASC通過將電機的三相繞組短路來實現(xiàn)制動操作。本文介紹了如何在Ansys Maxwell中實現(xiàn)永磁同步電機穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)ASC主動短路仿真。

本課程是你掌握ANSYS Maxwell RMxprt的捷徑——這是一款用于快速、準確且輕松進行電機分析的強大工具。 在這個逐步教程中，你將學習如何使用RMxprt的基于模板的工作流程設(shè)計和仿真永磁同步電機（PMSMs）、無刷直流電機（BLDCs）和感應(yīng)電機等。只需點擊幾下，你就能從輸入?yún)?shù)得到性能曲線、損耗分析，甚至是可導(dǎo)出的有限元模型。

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

通過對故障工況有限元分析結(jié)果的后處理，總結(jié)出了故障特征信息和相關(guān)的故障程度評價指標，為提出如何實現(xiàn)永磁同步電機的可靠運行、建立電機的實時故障診斷系統(tǒng)等方面的內(nèi)容提供了一定的依據(jù)。2 電機的有限元分析模型 將RMxprt模塊中建立的電機模型導(dǎo)入Maxwell 2D中進行有限元仿真計算。

為此，介紹一種永磁同步電機降階模型抽取方法，通過對永磁電機有限元結(jié)果進行降階抽取，等效抽取的結(jié)果是基于有限元計算得到的數(shù)據(jù)表，在控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真過程中只需通過查表得方法就能得到電機得性能，因此將抽取后的結(jié)果應(yīng)用到系統(tǒng)仿真中，既保證了精度也提高了速度。

Ansys解決方案：Ansys Motor-CAD 集成了電磁場有限元法、磁路法、熱路法、結(jié)構(gòu)有限元法，20 年積累的豐富電磁熱計算經(jīng)驗數(shù)據(jù)，有效提升了不同種類、不同冷卻型式電機電磁與熱計算的效率。

力學求解器（Maxwell力和虛功力的理解（不是所有軟件都能支持）兩種有限元力學求解方式理論上應(yīng)該得出相同的計算結(jié)果，但實際上有限元仿真的本質(zhì)是等效計算，因此兩種計算方法得出的結(jié)果有時（特別是計算磁阻扭矩和齒槽扭矩時）會有明顯差異。增加網(wǎng)格密度，可以降低MAXWELL方程計算磁阻扭矩的計算誤差。5.

本文研究的軸向磁通永磁同步電機用于純電動客車，針對該電機的工作特點及設(shè)計指標，從永磁電機定子、繞組、永磁體結(jié)構(gòu)等方面進行分析，采用Ansys/Maxwell有限元分析軟件建立了該電機的三維有限元分析模型，對其電磁特性進行了分析。

Ansys支持電機降階模型抽取，通過對電機有限元結(jié)果進行降階抽取，等效抽取的結(jié)果是基于有限元計算得到的數(shù)據(jù)表，在控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真過程中只需通過查表得方法就能得到電機得性能，因此將抽取后的結(jié)果應(yīng)用到系統(tǒng)仿真中，既保證了精度也提高了速度。

電機有限元模型的建立根據(jù)上面初步設(shè)計的數(shù)據(jù)，電機的主要參數(shù)是：定子內(nèi)徑為 30 ｍｍ；轉(zhuǎn)子外徑為 29 ｍｍ；轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為 10 ｍｍ；永磁體厚度為３ｍｍ；定子槽數(shù)為９；電機極數(shù)為 10 ；鐵芯長度 為 50 ｍｍ。利用 軟 件 An-soft / Maxwell 2D 模塊進行無刷直流電機模型的建立的步驟為：①打開 Maxwell 2D 模塊界面，確定電機的求解環(huán)境。

仿真如何助力電機設(shè)計仿真可用于提高各行業(yè)電機的性能和效率。工程師在電機設(shè)計中使用仿真技術(shù)，對電機的運動部件和非運動部件的性能進行仿真，并深入了解熱、電磁和機械性能，以確保高效設(shè)計。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)、頻域和時變磁場與電場。Maxwell軟件符合ISO 26262標準。

現(xiàn)有電機電磁設(shè)計方法包括磁路法、解析法和有限元法等；熱設(shè)計方法包括熱路法、等效熱網(wǎng)絡(luò)法、有限元法和流體力學方法等。解析法在工程上常無法獲得精確解；有限元法依賴于詳細的幾何參數(shù)；在信息較少的方案設(shè)計階段均無法使用；磁路法和等效熱網(wǎng)絡(luò)法原理清晰、便于理解，常常用于性能的初步預(yù)估，但在航天領(lǐng)域，尚無文獻給出磁路法與等效熱網(wǎng)絡(luò)法用于電磁熱分析的詳細流程及各關(guān)鍵參數(shù)的取值準則。

本文研究的軸向磁通永磁同步電機用于純電動客車，針對該電機的工作特點及設(shè)計指標，從永磁電機定子、繞組、永磁體結(jié)構(gòu)等方面進行分析，采用Ansys/Maxwell有限元分析軟件建立了該電機的三維有限元分析模型，對其電磁特性進行了分析。根據(jù)設(shè)計參數(shù)制作出樣機，并進行試驗，結(jié)果表明：該電機的設(shè)計方案合理，電機各項性能滿足設(shè)計要求。

表1 定子自由模態(tài)仿真與實驗結(jié)果對比2.2 電機電磁振動計算 將前面所計算的電磁激振力和齒槽轉(zhuǎn)矩加載到永磁有刷直流電機三維有限元模型上，通過Maxwell 與workbench 電機磁-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，計算電機的振動響應(yīng)。

以1臺超高速PMSM為例，依據(jù)電機實際尺寸，建立了電機電磁場模型和定子結(jié)構(gòu)的3D模態(tài)模型。采用有限元法對該電機的徑向電磁力進行仿真，分析了引起電機振動的主要電磁力諧波次數(shù)，確認了電機電磁噪聲的主要來源。

電機有限元分析支持多種運動形式永磁電機退磁分析電機整體充磁分析扁線電機的渦流損耗計算電機環(huán)流計算磁鋼渦流損耗計算二維等效斜極斜槽分析效率Map圖計算繞組自動設(shè)置Toolkit電磁力二維FFT