有限元软件在电机教学中的应用

永磁体是否会被 电枢磁场 去磁来说 明软件 的具体应用 。
有 限元 法 是 当今 数 值 计 算 领 域 应 用 最 为 广 泛 、 最 为 成 熟 的 一 种 计 算 方 法 ，其 最 大 的优 点 是 通 用 性 强 、精 度 高 ，可 以 进 行 专 门 问题 的 计 算 ，如 永 磁 电机 的 失 磁 、磁 极 结 构 与 尺 寸
ｈ Ｓ Ｓ有 限元分析 Ｎ￣
Ａ Ｓ Ｓ 析 过 程 包 含 ３个 步 骤 ： ＮＹ 分
１创 建有 限元Βιβλιοθήκη 型 包括 ： 材料 的 Ｂ—Ｈ曲线 和永磁体 的退磁 曲线 。后 处理允许用户显 示磁力线 、磁通 密度 ，并进行 力、力矩 、端 电压和 其他参数
（ ） 创 建 或 读 入 有 限 元模 型 ； １
无 励 磁 损耗 ； 比 同 容 量 的 电励 磁 式 的 发 电 机 效 率 高 ，结 构 简
单 ，运行可靠 ；增大 了气隙磁密，可 以缩 小电机体积，减轻
质 量 ，提 高 功 率 质 量 比 ；在 风 力 发 电、 航 空 航 天和 大 型 汽 轮
生掌握 ，表 现如下：课程包含 众多的 电磁场 、 电流等 概念 ， 很抽象 ；计 算分析过程繁琐复 杂；材料众 多，特性各异 ，具 有非线性和 各向异性的特 点；电流 交变 ，磁 场旋转和脉 振等 知识在讲解的过程中很不形象 、不具体 ，难 以做到动态演示 ， 学生感到很难 接受 。电机 的 电流和 磁场在 电机 中流动和旋
的优化等 。研究对象是外转 子旋转磁极式 电机 ，结构复杂 ，
材 料 用 量 大 ，更 需精 确 计 算 ，采 用有 限 元 方法 计算 较 为适 合 。
是最先通过 Ｉ ００ １ Ｓ ９ ０ 质量认证 的分析设计类 软件 ，可用来分
析 电 磁 领 域 多 方 面 的 问题 。 软 件 提 供 了 丰 富 的 线 性 和 非线 性 材料 的表 达 方 式 ，包 括 各 向 同性 和 正 交 各 向异 性 线 性 磁 导 率 ，
转 ，普 通 的 机 构 缺 乏 检 测 设 备 ，无 法 检 测 ，不 能够 直 观 的测 量 和感 知 。 针 对 以 上特 点 ，考 虑 到 目前 的 教 学 和 计 算 机 应 用 日益 密
发 电机的励磁机等方面得到 了广泛应用 ， ｊ 国外单机容量 已达 ｌ ００ Ｗ Ｏ ０ ｋ 。永磁体的价格 昂贵 ；风力发 电机 的安装位置很高，
【 中图分类 号】Ｇ ３ ４４
【 文献标识码 】Ｂ
【 论文编号 １ １０ － ８ ９ ２ ｏ １ ３ １５ ３ ０ ９－ ０ ７（０８ —０ ２ —０ Ｏ
引言
“ 电机 学 ”课 程 是 电 气 工 程 及 其 自动 化 专 业 的主 干 专 业 基 础 课 ，主 要 讲 授 电机 的 基 本 原 理 、 分 析 方 法 和 特 性 ， 强 调 知 识 、 能 力 和 素 质 的协 调 发 展 ，注 重 培 养 学 生 分 析 能 力 、 实 验 能力 ，锻 炼 动 手 能 力 ，对 后 续 课 程 的 学 习极 为 关 键 。。但 电 机 的 学 习 ， 概 念 抽 象 ，难 以 理 解 ，想 象 力 要 求 高 ， 不 便 于学
何 山 李勇伟 黄 嵩 。
（． １新疆大学 电气 工程 学 院，新疆乌鲁木齐 ８ ０ ０ ； ２ 新疆职业大学，新疆乌鲁木齐 ８ ０ １ ： ３ ０ ８ ． ３ ０１ ３ 新疆农 业大学 机 械交通学院， 新疆乌鲁木齐 ８ ０ ５ ） ． ３ ０ ２ 【 摘要 】随着计算机 的应用 日益广 泛深入 ，电机 教学也强调引进最新的工程计算方法，有 限元 软件作 为一种使用方便 的软 件越来越多地应用在工程实践 中。为了实现教学 和科研相结合 ，该文介绍 了ＡＮ ＹＳ Ｓ 软件 ，应用软件 对永 磁发电机在多种条件下 的磁场进行 了计算 ，并且通过动画表 明了旋 转磁场和静态磁场 的形成和分布，便于学生理解和学 习。 【 关键词 】有 限元 ；电机教学
的计 算 。学 生 在 学 习 电磁 场 的相 关 知 识 后 较 容 易掌 握 使 用 。
笔者在科研中发现 ，软件对永磁 同步风力发 电机 的设计分析 计算非常实用，并且分析过程和 结果对 电机学 的理论教 学具
有 很大 的帮 助 。
永磁同步风力发电机 ，无需励磁绕组和直流励磁 电源，
处 于 野 外 ，安 装 维 护 不 便 ，一 旦 发 生 永 磁 体 的不 可 逆 退 磁 ， 损 失 很大 。 基 于 以上 原 因 ，必 须 保 证 永 磁 体 在 正 常 运 行 和 突 然 发 生 短 路 时 ， 都 不 会 发 生 不 可 逆 退 磁 。 本 文 以突 然 短 路 时
基金项 目： 自治区高校 高技 术研 究重点项 目 （ Ｅ Ｕ２ ０ １４） ＸＪ Ｄ ０ ４０ ；新疆 大学校院联合项 目。
收稿 日期 ：２ ０ ０ ７年 ８月 ２ ５日
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第１ ８卷
现 代教 育 技 术
Ｍ ｏ ｒ ｕｃ ｔｏ ａ ｃ ｎ ｌ ｇ ｄｅ ｎ Ｅｄ ａｉ ｎ ｌ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
、ｏ ．１ ，１ ８ Ｎ ｏ ３２Ｏ ． Ｏ８
２０ ０ ８年第 ３期
有 限元 软件在 电机教学中的应用
切 ，学 生在 日后工作 中应用计 算机 对 电机 电磁场进行计 算和
仿 真 （ 也 是产 品 设 计 的 第 一 步 ）； 目前 教 材 上 计 算 机 应 用 这 于 教 学 的 内 容较 少 ； 学 院 购 买 了 正 版 有 限元 软 件 ， 学 生 得 以 尽 早 接 触 有 限元 软 件 分 析 计 算 电机 的 电磁 场 ，对 日后 的 工 作 十 分 有 利 。Ａ Ｓ Ｓ 目前 世 界 范 围 内 增 长 最 快 的Ｃ Ｅ 件 ， 也 ＮＹ 是 Ａ软