基于RTLB和JMAG电机驱动的有限元分析
单相四极罩极电机的有限元仿真与性能分析
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Ｖｏ１．４９．Ｎｏ．５
Ｍ ａＶ．２０１６
单 相 四 极 罩 极 电 机 的 有 限 元 仿 真 与 性 能 分 析
张晃清 ，熊海芳
（腾普 （常州 ）精机 有限公司 ，江苏 常州 ２１３０２２）
摘 要 ：用 电磁有 限元计算 软件 ＪＭＡＧ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ对单相 四极 罩极 电机进行二维 、三维瞬态性能仿 真 ，并 比较 了二维 、
１ 单相四极罩极 电机技术参数
本 文 为应用 于 冷 柜 散 热 风 机 的单 相 四极 罩 极 电 机 如 图 １所 示 ，由于 ＪＭＡＧ 的路 算 模 块 Ｅｘｐｒｅｓｓ不 含 罩 极 电机模 型 ，无 法 快捷 地 生 成 该 电机 模 型 ，因 此 本 研究 项 目需要 借 助第 三 方 制 图 软件 ＡｕｔｏＣＡＤ将 模 型导人 到 电磁有 限元 计算 模块 ＪＭＡＧ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ中对该 电机 进 行 电 磁 计 算 ，从 而 得 出该 电 机 的 性 能 计 算 结 果 。
利 用 ＪＭＡＧ Ｄｅｓｉｇｎｅｒ软 件 的 ２Ｄ和 ３Ｄ模 块 分 别 计 算 出 了电机 带载启 动 的过 程 曲线 ，并用 ２Ｄ 和 ３Ｄ计 算 结 果进 行 比较 ，二者 计 算 结 果 较 为 接 近 。此 外 ，还 将 电机 的实测 结 果 与 二 维 、三 维 计 算 结 果 的 一 致 性 验证 了计 算结果 的准确性 。
图 １ 单 相 四极 罩 极 电机 样ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机
该罩极电机的主要技术参数如表 １所示。
收 稿 日期 ：２０１５—０９—２９
０ 引 言
罩极式交流异 步电机 只有 主绕组 ，没有起动绕 组 。但是 在定 子 的磁 极 处 各 设 有 一 副短 路 环 ，也 称 为 “电极 罩极 圈 ”，当 电机 通 电后 ，主磁 极 部 分 产 生 了脉 动磁 场 ，并 且 短 路 环 中产 生 短 路 电 流 ，从 而 使 磁 极 上被 罩部 分 的产 生 的磁 场 ， 比未 罩 住 部 分 的磁 场滞 后些 ，因而 磁 极 构 成 旋 转 磁 场 ，电 机 转 子 便 旋 转启动工作了。实 际上 ，这短路环就相当于 电机的 起 动 绕组 了 。
2024年度JMAG功能教程
02
JMAG支持多种物理场耦合分析，包括电磁场、温度场 、结构场等，能够满足复杂的多物理场仿真需求。
03
JMAG提供了直观的用户界面和丰富的后处理功能，方 便用户进行模型建立、结果查看和数据分析。
6
教程内容和结构
教程内容
本教程将介绍JMAG软件的基本操作、建 模技巧、分析设置、后处理等方面的内 容。
根据磁场分布计算电磁力，用于电机、传感 器等设备的性能评估。
02
01
磁场可视化
提供直观的磁场分布云图、矢量图等可视化 工具，方便用户理解和分析结果。
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2024/2/2
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热分析功能
温度场计算
模拟设备在不同工况下 的温度分布，考虑热传 导、对流和辐射等多种 热传递方式。
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热应力分析
VS
教程结构
本教程按照由浅入深、从基础到高级的顺 序进行组织，包括入门篇、提高篇和应用 篇三个部分。其中入门篇主要介绍JMAG 软件的基本操作和界面功能；提高篇将深 入介绍建模技巧、分析设置和优化方法； 应用篇将通过实际案例介绍JMAG在各个 领域的应用。
2024/2/2
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JMAG软件安装与启动
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电机运动仿真
模拟电机的旋转运动，分 析电机的转矩、转速等性 能参数。
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控制系统集成
将JMAG与控制系统仿真 软件集成，实现电磁设备 与控制系统的联合仿真。
运动轨迹规划
针对需要精确控制运动轨 迹的电磁设备，如机器人 等，进行运动轨迹规划。
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电磁力计算与应用
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安装步骤
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析永磁电机是一种利用永磁体作为励磁源产生磁场的电机。
它具有体积小、重量轻、转速高、效率高等优点，在交通工具、家电、工业自动化等领域得到广泛应用。
为了提高永磁电机的性能和效率，使用JMAG软件进行仿真分析是一个非常有效的方法。
JMAG是一种电磁场仿真软件，可以对电机进行电磁场分析、磁场分布分析、电磁耦合分析等。
以下是基于JMAG软件的永磁电机仿真分析的详细内容。
通过JMAG软件建立永磁电机的几何模型。
可以根据实际电机的尺寸和结构，在JMAG软件中建立电机的三维几何模型。
JMAG软件提供了丰富的建模工具和功能，可以方便地创建电机的转子、定子、绕组等部分，并进行相应的几何操作，以得到准确的电机几何模型。
接下来，设置永磁体的磁性。
在永磁电机中，永磁体是产生磁场的关键部分。
通过JMAG软件可以设置永磁体的材料属性和磁化情况。
可以选择不同种类的永磁体材料，设置其磁化强度和方向，以模拟真实永磁体的磁场特性。
然后，设置绕组的电流和电压。
在永磁电机中，绕组是通过电流和电压来产生磁场和转矩的。
通过JMAG软件可以设置绕组的电流大小和方向，以及绕组的电压情况。
可以根据实际需求，设置不同的电流和电压参数，来进行不同工况下的仿真分析。
进行仿真分析。
在设置好永磁体和绕组的参数后，通过JMAG软件进行仿真分析。
可以对永磁电机的电磁场进行分析，得到电磁场的分布情况、磁场密度、磁力线等相关结果。
可以对转矩、功率、效率等关键性能进行仿真计算和分析，以评估电机的性能和优化设计。
通过JMAG软件进行永磁电机的仿真分析，可以帮助设计工程师更好地了解电机的性能特点，为电机的优化设计提供参考依据。
可以有效减少实际制造和测试中的成本和时间，提高设计过程的效率。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析成为电机设计和优化的重要工具。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
随着现代工业的不断发展，永磁电机已经成为了新能源车辆、家电、机械等领域中普遍采用的关键性设备。
为了满足市场需求，设计出的永磁电机需要具有高效、稳定、低噪音等特点，这就需要在设计过程中进行模拟仿真和优化。
JMAG是一款专业的电机设计仿真软件，能够帮助工程师进行永磁电机的全面仿真分析和优化设计。
本文将针对永磁电机的设计和仿真分析进行介绍。
1. 建立模型
在使用JMAG软件进行永磁电机设计之前，首先需要进入软件建立电机模型。
用户可以根据永磁电机的不同类型和使用环境，选择相应的建模方法和建模方式。
对于拟合更为复杂的电机类型，用户可以使用仿真库中提供的示例电机来建立新的模型，或者直接基于已有的电机模型进行调整和更新。
2. 仿真分析
建立好电机模型后，就可以进行仿真分析了。
JMAG提供了多种不同的仿真分析方法和指标，如磁场分析、电磁学力和扭矩分析、损耗特性分析等。
其中，在永磁电机的设计和优化过程中，最为重要的指标则是磁场和扭矩的分析。
在这方面，JMAG提供了全面的仿真工具和分析器，能够在保证仿真精度的情况下，实现快速模拟分析。
3. 优化设计
进行了模拟仿真分析后，就可以对永磁电机的各项性能指标进行评估和优化。
JMAG软件提供了多种优化方法来满足用户不同的需求，比如磁路参数优化、损耗优化、设计尺寸优化等。
优化设计不仅能够提高永磁电机的工作效率和性能，还可以大幅度减少设备成本和制造成本。
在这一过程中，JMAG的优化工具和分析器能够提供高效准确的分析报告，帮助用户尽快找到最优化的设计方案。
基于RTLB和JMAG电机驱动的有限元分析
基于RT-LAB和JMAG电机驱动的有限元分析(2010-12-8 13:37:15) ( )来源：1 简介随着电机驱动的测试和验证在设计和工程阶段日趋重要，组件模型的不断改进和原型系统速度增加的需求也逐渐扩大。
一般来说，在设计早期阶段，用非实时仿真来验证电机驱动，且完成系统的测试工作。
但是此方法有若干主要缺点：第一，从离线仿真到实际原型的跳跃太宽，以至于易出现不同模块的集成问题；第二，离线，非实时仿真，对于复杂系统的仿真时间过长，特别是带有开关电力电子器件的电机驱动。
另一方面，随着电机技术的提升，如JMAG基于有限元分析的仿真软件已成为电机设计和开发的必要工具。
同样，控制仿真工具，如Matlab/Simulink，也被大量的应用于电机驱动的开发。
类似的工具能使带全部电力电子的复杂数学模型实现图形化。
这些图形仿真工具的一个主要优点是快速原型开发技术的引进，自动生成代码，允许实时数学模型的仿真。
RT-LAB仿真平台，基于快速发展的高性能PC技术，提供强大的硬件平台实现复杂模型的实时仿真，且实时仿真模型可通过I/O板卡外接系统实物设备(如电机控制器)，即硬件在环仿真(HIL)。
HIL使设计工程师可连接虚拟电机驱动来测试其控制器。
本文目的在于描述近期开发进展，填补电机驱动设计的空白；此开发包括RT-LAB实时仿真机在Simulin k环境下，运行基于有限元分析的电机模型。
本文详述了HIL过程及其优势；典型电机驱动设计步骤，从FE仿真工具中的电机设计到虚拟电机连接实物控制器进行HIL实时仿真。
最后，给出了精确有效的测试和验证结果。
2 从有限元分析到实时仿真2.1 电机驱动的传统设计过程在传统的电机驱动设计过程中，需要分别对驱动的三个主要部分(电机，静态电力变流器和控制器)进行设计和测试。
用电磁分析软件设计和测试电机及其特性；另在不同的软件环境中用控制和电路分析设计和检验静态电力变流器(如逆变器)和控制器。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析永磁电机是一种以永磁体作为磁场源的电机，具有结构简单、效率高、功率密度大等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。
永磁电机的设计和优化需要经过复杂的仿真分析，以确保其性能和可靠性。
而基于JMAG软件的永磁电机仿真分析可以帮助工程师们快速、准确地评估不同设计参数对电机性能的影响，从而提高设计效率和质量。
一、JMAG软件简介JMAG是一款由日本JSOL Corporation开发的专业电磁场有限元软件，其在磁场仿真领域拥有领先的技术和应用经验。
JMAG软件能够模拟和分析各种电磁场问题，包括永磁电机、变压器、感应电机等领域，其强大的仿真分析能力使得工程师能够深入理解电磁场分布规律，从而优化设计方案。
二、永磁电机仿真分析的重要性在永磁电机的设计和优化过程中，仿真分析是至关重要的环节。
通过仿真分析，工程师可以确定电机的电磁场分布、损耗情况、力矩特性等重要参数，帮助设计人员优化电机结构、提高电机性能和效率。
而基于JMAG软件的永磁电机仿真分析能够提供准确的计算结果，帮助工程师在短时间内做出正确的设计决策。
三、永磁电机仿真分析的内容基于JMAG软件的永磁电机仿真分析通常包括以下几个方面的内容：1. 电磁场分布分析：通过JMAG软件可以模拟电机中的磁场分布，包括气隙磁密分布、永磁体磁场强度、励磁线圈磁场等，从而帮助工程师理解电机的工作原理和性能。
2. 损耗分析：电机的损耗是影响电机性能的重要因素，通过JMAG软件可以模拟电机中的铁损耗、铜损耗等，帮助工程师评估电机的热特性和效率。
3. 力矩特性分析：永磁电机的输出力矩是其性能的重要指标之一，通过仿真分析可以计算电机在不同工况下的输出力矩曲线，帮助工程师优化电机的设计。
4. 瞬态分析：电机在启动、停止、调速等瞬态工况下的性能表现对于应用场景至关重要，通过JMAG软件可以模拟电机在不同工况下的瞬态响应，帮助工程师评估电机的动态特性。
四、基于JMAG软件的永磁电机仿真分析案例以某款永磁电机为例，设计人员需要对其进行仿真分析，以评估不同设计参数对其性能的影响。
基于JMAG的开关磁阻电动机场路直接耦合分析
摘 要 : 介绍了电磁场有限元分析软件 JMAG的基本原理和功能特点 。基于 JMAG软件强大的耦 合分析功能和二维瞬态场分析功能 , 对开关磁阻电机进行基于二维瞬态场的直接场路耦合时步 有限元分析 。该方法考虑电动机磁场饱和以及若干相同时激励时相间互感所带来的影响 , 提高 了仿真精度 。通过仿真和实验的对比 , 证明了该方法的正确性 , 为今后开关磁阻电动机的优化 设计和理论研究提供一种有效的分析方法 关键词 : JMAG; 开关磁阻电动机 ; 时步有限元法 ; 瞬态分析 ; 场路耦合分析
—1—
微电机 2007年 第 40卷 第 10期 (总第 166期 )
二者对 SRM 非线性 、复杂的相间耦合及磁场局部 饱和难以准确模拟 。为了获得精确的电机运行特 性 , 建立 SRM 的磁场模型和功率电路模型 , 将电 机磁场模型满足的非线性泊松方程和功率电路模 型所满足的非线性电网络方程进行联立求解 , 并 计及电机 转 子 的 运 动 方 程 。这 就 是 场 路 耦 合 分 析法 。
由于 JMAG软件可以很方便地实现瞬态场直接 场路耦合分析 , 而且后处理功能强大 , 便于仿真 数据的提取和分析 , 因此特别适用于 SRM 等特种 电机的分析与研究 。 211 JMA G软件分析流程
图 1 即为 JMAG软件进行电磁场分析的基本流 程 , 可分为前处理 、解算和后处理三个阶段 。前 处理阶段主要包括建立分析模型 (电机磁场有限元 模型和功率变换器电路模型 ) 、设定材料属性 、边 界条件和仿真参数以及网格剖分等几个步骤 。借 助网络 , JMAG软件可在多台计算机上并行运行 (需要 L icense 的支持 ) , 提高计算速度以节省时 间 。在后处理阶段 , JMAG软件可以将电机磁场有 限元模型中每一个单元或节点的磁场数据 , 以及 电路模型中的电流 、电压等数据提取出来 , 在 M S Excel等软件中进行处理 , 也可以生成各种格式的 动画和视频文件 , 可以很直观形象展示目标模型 的各种状态 。
JMAGDesigner永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程
JMAG Designer 永磁同步电机3D结构场分析基本操作流程1.设定软件单位制打开JMAG Designer软件，选择Tools菜单下的Preferences,如下图：会跳出如下图对话框，选择左侧的Units，右侧出现的既是软件目前的单位制，如果和您的模型的单位制有差别，可以电机右侧的Edit按钮修改软件的单位制。
2.建模用户可以在JMAG Designer软件自带的Geometry Editor中建模，也支持多种3D 格式的图形直接导入，本例采用直接从外部导入.sat格式3D图形的方式。
选择File菜单下的Open，如下图：或者直接点击下图中所示的快捷键，如下图：会弹出如下图对话框，在文件类型中选择ACIS SAT Files(.sat)，选中要导入的图形文件。
图形导入后效果，如下图：在做结构分析时，主要的分析对象是电机的定子铁芯，考虑的是铁心受到的电磁力，所以这里对模型进行了简化，只保留定子铁芯。
在上方菜单栏中点击Save，保存。
如下图：3.前处理做结构分析时，一般分两步：模态分析和频域分析。
模态分析是分析模型本身的固有振动频率，频域分析是分析模型受电磁力后的振动频率，这两个频率将影响到电机的噪声情况。
在左侧树形图中右键点击Solid Model，选择New Study下的Eigenmode Analysis，建立一个模态分析的Study。
如下图：赋材料属性在右侧的Toolbox栏下Materials里是软件的材料库，在做结构场分析时，需要用户自己创建材料，左键点击Create New Material。
如下图：此时会弹出材料编辑对话框，修改名字为steel_structural，点击Machanical Properties，在做结构分析时，需要给出材料的密度、杨氏模量和泊松率。
此例给出的是大概值，并非精确值。
在Density下的Constant中填入7850，在Young’s Modelus中填入210000，在Poisson’s Rati中填入0.3，点击OK。
JMAG在电气工程系电力电子与电气传动方向的应用
JMAG在电气工程系电力电子与电气传动方向的应用作者：袁登科牙生·合力力来源：《课程教育研究·上》2015年第04期【摘要】随着电力电子与电气传动系统的广泛应用，人们对该系统的研究日渐深入。
在基于电路的计算机仿真软件基础上，JMAG等有限元分析（FEA）软件越来越多的应用到系统的磁性元件、电机的铁耗与转矩脉动等的深入分析中，文章对此方向的应用进行简要分析。
【关键词】有限元分析转矩脉动磁性元件【基金项目】文章得到同济大学实验教学改革专项基金资助。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）04-0212-02交流电气传动系统在公共交通、工业生产等领域发挥日益重要的作用，随着人们对该系统认识的逐步深入，需要采用有限元分析软件对系统中的磁性元件、交流电机等进行更加深入的研究。
目前市场上针对电机的有限元分析软件很多，如ANSOFT、JMAG、FLUX等。
JMAG是日本JSOL公司研发的针对电磁场研究分析的软件，主要应用于各种电机仿真设计与电磁设备的磁场分析，具有良好的工作界面、精确且高速的分析计算以及开放的接口界面等优势。
一、JMAG软件特点（1）简单高效的网格剖分网格质量直接影响分析结果的准确性，JMAG提供了手动剖分、自动剖分、自适应剖分、集肤效应剖分、叠片剖分等多种网格生成方式。
（2）灵活多样的材料库软件包含空气、线圈、非磁性材料、各向同性电工钢材料、永磁体等七种类型材料。
（3）强大的耦合计算功能可以模拟电机内部应力、热等实际物理变化过程。
（4）与绘图软件的接口软件提供了与DXF、GDF、SAT、IGES、CATIA等多种格式模型的导入功能。
（5）拥有铁耗与电感计算等多个专题分析工具（6）与驱动电路软件的接口软件含有常见的电路元件，如电阻、电感、电容、电源、绕组、电刷等，能满足一般的驱动电路连接；还提供与专业电路仿真软件（如PSIM、SIMULINK、PSPICE等）的接口。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析【摘要】JMAG是一款功能齐全、应用广泛的电磁场分析软件，可以对不同领域的不同电机、电磁设备进行精确的电磁场分析，这里主要介绍JMAG软件对永磁电机的结构分析，并对其进行仿真校核，根据电机的振动、噪音等情况进行解析，电机仿真分析是电机设计与设计优化可靠的依据及基础。
【关键词】JMAG软件;电机仿真近年来，钕铁硼永磁材料性能不断提高，价格随着性能提高确反而有所下降，永磁电机普遍运用于国防、医疗、家用电器、新能源汽车等领域，而其永磁材料绝大部分是钕铁硼，目前永磁电机往大功率化、轻量化、高速化、集成化等方向发展，是非常具有发展潜能的一种高功能设备，较于传统电机它兼具的优势是多方面的，比如①由磁钢直接产生气隙磁密，结构在一定程度上简化，运行更可靠、稳定;②转子损耗更低，电机可以达到尽量宽的高效率区间;③调速范围宽;④转动惯量小;⑤电机体积更小，具有更高的功率密度及转矩密度。
一、JMAG软件JMAG软件来自日本总研（JRI）开发的一款电磁场分析软件且其功能非常齐全，在各国对其运用非常广泛。
（一）JMAG软件优势1.操作界面非常人性化JMAG将前后处理和运算界面联结一块，在操作上变得更加方便、简单、易把握，用户在短时间内就可以进行电机基本性能的模拟培训，这样可以节省很多时间与人力资源;2.网格剖分方便JMAG软件可以根据用户的实质需求情况进而提供不同的网格剖分，得到高精度剖分;3.应用范围广JMAG软件可以对不同领域的不同电机、电磁设备进行精确的电磁场分析，为用户提供电机设计及设计优化帮助，缩短研发周期;4.建模快捷方便，材料库齐全，模型精确高无论任何复杂情况，JAMG能精确的创建与电磁场有相关的复杂模型，它具有巨大的各种不同材料数据库以及拥有一套完善的各类划分工具，JMAG软件还可以引入许多其它软件比如CAD、Solidworks、Pro/E、UG、CATIA等的模型。
保证产品在进行分析时得到准确结果，那么完整以及精细的电机模型是相当重要的，模型的精确性如果越高，那么所得的结果包含在模型尺寸以及属性上的轻微差异的可能性就会越高;5.求解器众多，快捷方便JMAG软件具备各类电磁、温度以及仿真等众多的求解器，可以快捷、精确得出电磁场分析结果。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析【摘要】本文介绍了基于JMAG软件的永磁电机仿真分析。
在分别说明了本研究的背景、目的和意义。
在将JMAG软件进行了介绍，分析了永磁电机的结构和电磁场特性，探讨了永磁电机的性能仿真和优化设计。
在总结了JMAG软件在永磁电机仿真分析中的应用价值，探讨了未来的发展方向。
本文为研究永磁电机提供了重要的理论支持和技术指导，为永磁电机的设计与优化提供了有力的工具和方法。
JMAG软件的运用使得永磁电机的仿真分析更加准确、高效。
未来可进一步拓展研究方向，不断提高永磁电机的性能和效率。
JMAG软件的应用将在永磁电机领域具有广阔的发展前景。
【关键词】永磁电机、JMAG软件、仿真分析、结构分析、电磁场分析、性能仿真、优化设计、应用价值、未来发展、总结。
1. 引言1.1 研究背景为了更好地了解永磁电机的性能特点和工作原理，研究人员开始使用JMAG软件进行仿真分析。
JMAG软件是一款专业的电磁场仿真软件，通过该软件可以对永磁电机的结构、电磁场进行详细的分析，从而帮助工程师更好地设计和优化永磁电机。
在现实工程中，永磁电机的设计与优化需要耗费大量的时间和资源。
通过使用JMAG软件，可以大大节省设计和开发成本，提高工作效率，同时保证永磁电机的性能和可靠性。
本文将重点介绍基于JMAG软件的永磁电机仿真分析，旨在探讨如何通过该软件对永磁电机进行优化设计，提高其性能和效率。
1.2 研究目的研究目的：本研究旨在通过基于JMAG软件的永磁电机仿真分析，探究永磁电机在不同工况下的性能表现及优化设计方法，从而提高永磁电机的工作效率和性能稳定性。
具体目的包括：1.通过对永磁电机结构的分析，深入了解不同部件之间的相互作用及其对永磁电机性能的影响；2.利用JMAG软件进行电磁场分析，研究永磁电机在不同激磁条件下的电磁特性，以实现更准确的效率预测；3.通过性能仿真，评估永磁电机在不同工况下的性能指标，为实际应用提供参考和指导；4.利用优化设计方法，通过JMAG软件对永磁电机进行优化，提高其效率和性能表现，实现节能环保的目的。
JMAG有限元仿真在电机学实验教学中的应用
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ，Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ５ ８ ０， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关 键词 ： 电机 学 ；实验教 学 ； 有 限元 仿 真 ；永磁 同步 电机
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ ３ ０ １ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ６— ７ １ ６ ７ （ ２ ０ １ ７ ） １ ０— ０ ｌ １ ５— ０ ４
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｊ ＭＡＧ Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ
Ｂｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｊ ＭＡＧ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ — ｍｏ ｕｎ ｔ ｅ ｄ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈｒ ｏ ｎ ｏ ｕｓ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ａ ｓ ａ ｎ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ，ｔ ｈ ｉ ｓ
作 用 。 实践 表 明 ， 基 于 有限元 软件 的仿 真 实验教 学直观 形 象 ， 有利 于学 生深 入理 解 电机运 行机 理 和 电磁 特 性 ， 激发 学 生学 习兴趣 ， 大 大提 高 实验教 学 效果 和 质 量 ， 并
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
永磁电机是一种具有优异性能的电机，近年来得到了广泛的应用。
为了更好地设计和
优化永磁电机，仿真分析技术被广泛应用。
JMAG是一款专业的电磁场仿真软件，可用于永磁电机的仿真与分析。
本文将对基于JMAG软件的永磁电机仿真分析进行介绍。
首先，设计永磁电机的模型。
JMAG软件提供了丰富的永磁电机模型，使得电机设计变得更加简单。
用户可以根据实际需要选择相应的模型或者自行设计新的模型。
在设计模型时，需要定义永磁体的材料参数、线圈参数等，同时也可以定义电机的外部条件，如电源
电压、负载情况等。
其次，进行永磁电机的电磁场分析。
在完成模型的设计后，可以进行电机的电磁场分析。
JMAG软件采用快速有限元方法（FEM）进行电磁场模拟，能够实现对电机的三维电磁场、磁场分布、磁通密度、电势、电感等参数的计算和分析。
通过电磁场分析，可以获得永磁
电机的电磁特性和性能参数，如电磁转矩、输出功率、效率等等。
最后，进行永磁电机的性能分析。
在得到了永磁电机的电磁特性和性能参数后，可以
进行性能分析。
JMAG软件提供了丰富的分析功能，如功率谱分析、失效分析等，可以帮助用户全面分析电机的性能，并基于分析结果进行优化设计，以达到更好的性能指标。
JMAG有限元仿真在电机学实验教学中的应用
JMAG有限元仿真在电机学实验教学中的应用李祥林;马文忠;王玉彬;冯兴田【摘要】The traditional experiment teaching of electric machinery mainly focuses on the motor driving and control,and lacks the experiments designed for machine operating mechanism and electromagnetic characteristics analysis,which is seriously inconsistent with the key content of electric machinery theory.With the development of finite element simulation technology,there is a large development space in the experimental teaching reformation of electric machinery.By using the JMAG software and taking the surface-mounted permanent magnet synchronous machine as an example,this paper illustrates the detailed finite element analysis process for the machine modeling and electromagnetic characteristics calculation,which indicates the important role of finite element simulation technology in experiment teaching of electric machinery.Practices demonstrate that the experiment teaching based on the finite element simulation is intuitive and visual,can help students establish an in-depth understanding of machine operating mechanism and electromagnetic performances.This effectively stimulates the students' learning interests,and greatly improves the experiment teaching quality.Furthermore,this can also enhance the ability of students to use finite element software to analyze and solve practical engineering problems.%传统电机学实验教学主要侧重电机拖动及驱动控制,而忽略了电机本体运行机理和电磁特性分析的相关实验设计,这与电机学理论教学的重点内容不相符合.有限元仿真技术的发展,为高校电机学实验教学改革带来了新的发展空间.基于JMAG软件,以常见的表贴式永磁同步电机为例,给出电机本体仿真建模过程及电磁特性分析的具体实例,阐述了有限元仿真技术在电机学实验教学中的重要作用.实践表明,基于有限元软件的仿真实验教学直观形象,有利于学生深入理解电机运行机理和电磁特性,激发学生学习兴趣,大大提高实验教学效果和质量,并培养了学生利用有限元软件分析和解决实际工程问题的能力.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2017(036)010【总页数】4页(P115-118)【关键词】电机学;实验教学;有限元仿真;永磁同步电机【作者】李祥林;马文忠;王玉彬;冯兴田【作者单位】中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TM301随着教学改革的不断深化，电气工程类各学科的教学内容和教学方式都发生了很大变化[1-3]。
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析
基于JMAG软件的永磁电机仿真分析永磁电机是一种利用永磁体产生磁场来驱动旋转的电机，其在电动汽车、风力发电等领域具有重要应用。
为了更好地理解和优化永磁电机的性能，仿真分析成为了一种有效的工具。
JMAG软件是一款专业的电磁场仿真软件，提供了强大的功能和精确的仿真结果，因此被广泛用于永磁电机的仿真分析。
永磁电机的性能和效率受多种因素影响，包括永磁体的材料和形状、电机的结构和线圈布局等。
针对这些因素，利用JMAG软件进行仿真分析可以帮助工程师更好地理解电机的工作原理和特性，从而优化设计方案。
本文将详细介绍基于JMAG软件的永磁电机仿真分析的方法和步骤，并结合实际案例进行分析和讨论。
进行永磁电机的建模是仿真分析的第一步。
在JMAG软件中，可以通过建立几何模型、定义材料参数和设置边界条件来完成电机的建模。
对于永磁电机而言，永磁体的建模尤为重要，因为永磁体的性能直接影响电机的输出功率和效率。
在建模过程中，还需要考虑电机的结构和线圈布局，以及空气隙和铁心等部件的影响。
一旦完成电机的建模，接下来就是进行电磁场分析。
JMAG软件可以通过有限元方法求解电机内部的磁场分布，包括磁感应强度、磁场密度和磁力线等参数。
通过分析这些参数，可以了解电机内部的磁场分布情况，检查是否存在磁场偏斜、磁场饱和等问题，为进一步优化电机提供参考。
还可以利用JMAG软件进行电机的磁路分析和电磁场热耦合分析。
磁路分析可以评估电机的磁路长度、磁阻和漏磁情况，以及磁路中可能存在的损耗和磁滞等问题。
电磁场热耦合分析则能够评估电机在工作时的温升情况，找出可能存在的热点和温度过高的部位，为电机的散热设计提供依据。
JMAG软件还提供了丰富的后处理功能，可以对仿真结果进行可视化和分析。
可以绘制磁场分布图、磁通密度图、电磁力分布图等，直观地了解电机内部的磁场分布情况。
还可以通过后处理功能进行参数化分析，评估不同设计方案对电机性能的影响，为优化设计方案提供依据。
电动车用双凸极永磁轮毂电机的有限元分析的开题报告
电动车用双凸极永磁轮毂电机的有限元分析的开题报告一、研究背景随着汽车行业的不断发展和对环保性能的要求不断提高，电动车越来越受到人们的关注和重视。
而电动车的核心部件之一就是电动机，其中永磁轮毂电机因其结构简单、体积小、效率高等特点，成为了电动车中的重要驱动部件。
为了提高电动车的性能和效率，需要对双凸极永磁轮毂电机进行有限元分析，以优化其设计和制造过程，提高其性能和使用寿命。
二、研究目的本研究旨在通过有限元分析的方法，对双凸极永磁轮毂电机进行分析和优化，以提高其性能和使用寿命。
具体研究内容包括：1. 建立双凸极永磁轮毂电机的有限元模型，并验证其准确性和可靠性；2. 对不同工况下的电机进行磁场分析和电磁特性分析，分析电机的输出功率和效率；3. 分析电机的热特性，包括温度分布和热稳定性，以提高电机的散热能力和使用寿命；4. 优化电机的设计参数，如绕组尺寸、永磁体形状等，以提高电机的性能和效率。
三、研究内容1.建立双凸极永磁轮毂电机的有限元模型通过软件建模，在计算机上建立双凸极永磁轮毂电机的有限元模型，并对模型进行验证和修正，以保证模型的准确性和可靠性。
2.磁场分析和电磁特性分析通过有限元模拟磁场分析和电磁特性分析，获取电机在不同工况下的磁场分布、输出功率和效率等参数，以评估电机的性能和效率。
3.热特性分析通过有限元模拟热特性分析，获取电机在不同负载下的温度分布和热稳定性，以评估电机的散热能力和使用寿命。
4.参数优化通过磁场分析、电磁特性分析和热特性分析，对电机的设计参数如绕组尺寸、永磁体形状等进行优化，以提高电机的性能和效率。
四、研究方法本研究主要采用有限元分析方法进行研究。
其中，建立有限元模型的软件采用ANSYS，对模型进行磁场分析、电磁特性分析和热特性分析的软件采用COMSOL Multiphysics。
五、研究意义本研究的意义主要包括以下几个方面：1.提高双凸极永磁轮毂电机的性能和效率，符合国家节能减排的要求；2.优化电机的设计参数，提高电机在不同工况下的性能；3.提高电机的热稳定性，延长电机的使用寿命；4.为电动车的研发提供理论基础和技术支持。
jmag直线电机边界条件 -回复
jmag直线电机边界条件-回复题目：JMag直线电机边界条件分析引言：直线电机作为一种重要的电机类型，具有结构简单、高精度、高刚度等优点，在工业自动化领域得到了广泛应用。
为了能够准确分析和设计直线电机的性能，边界条件的设定非常重要。
本文将以JMag直线电机边界条件为主题，从理论与实践两方面进行分析，帮助读者更好地理解和应用直线电机。
一、JMag直线电机简介JMag是一种用于电磁场仿真分析的软件工具，被广泛应用于直线电机设计与优化。
直线电机通过将传统旋转电机的发射器和转子去除，将转子铰接，实现线性运动。
因此，边界条件的设定对直线电机的性能分析和控制具有重要影响。
二、边界条件的理论基础边界条件是指在仿真分析中，电磁场的数值模型中，电磁场和力的计算区域的边界上所满足的条件。
在JMag直线电机仿真中，通常需要同时设置电磁场和力的边界条件。
1. 电磁场边界条件：（1）电磁场自然边界条件：电场和磁场的切向分量连续，即电场线和磁场线在边界平面上没有间断。
这一条件确保了电磁场在整个计算区域中的连续性。
（2）电磁场规定边界条件：设置边界处的电势或磁标量和磁向量势，以确保整个计算区域内的电磁场分布符合设计要求。
2. 力的边界条件：（1）约束力和摩擦力：直线电机在运动过程中受到约束力和摩擦力的影响，这些力需要通过设置边界条件进行模拟和分析。
（2）扭矩和力矩：直线电机在工作过程中会产生扭矩和力矩，通过设置扭矩和力矩的边界条件，可以对直线电机的力性能进行评估。
三、JMag直线电机边界条件的设置JMag提供了丰富的边界条件设置选项，可以根据实际需要进行灵活调整。
以下是一般情况下需要设置的几种边界条件：1. 边界的形状和材料：通过设置边界的形状和材料，可以模拟直线电机结构中各部分的特性。
例如，设置表面材料和导体层的厚度，以模拟导体内部的电流分布情况。
2. 定子和转子的边界条件：（1）定子边界条件：在定子表面设置电势或磁标量以模拟定子上的电场或磁场分布。
基于Python的JMAG二次开发在游标型永磁直线同步电机设计中的应用
基于Python的JMAG二次开发在游标型永磁直线同步电机
设计中的应用
邹子羽;卢琴芬
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2022(55)5
【摘要】本文为游标型永磁直线同步电机开发了基于Python的JMAG二次开发设计程序,设计程序包括了校核计算、矢量控制、单结构参数扫描和数据库管理等功能。
通过输入界面设置与实时显示游标型永磁直线同步电机结构,再由JMAG脚本完成电机的参数化建模,然后进行有限元仿真,仿真结束后程序获取有限元计算结果,进行分析与可视化处理。
校核计算时输入电流相位由输入界面设定,矢量控制时输入电流相位则由程序根据动子位置自动确定,而单参数扫描时则按设定的参数组逐个计算,从而选择最优值。
该二次开发设计程序可移植性强,能够实现电机的快速设计。
【总页数】5页(P12-16)
【作者】邹子羽;卢琴芬
【作者单位】浙江大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM351;TM359.4
【相关文献】
1.基于JMAG的无铁心永磁直线电机优化设计
2.初级永磁型游标直线电机设计与静态特性分析
3.平板型永磁直线同步电机推力特性的优化设计
4.双边初级永磁型游标直线电动机优化设计
5.基于JMAG的不同绕组磁钢参数对电动车用永磁同步电机的性能影响分析
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基于RT-LAB和JMAG电机驱动的有
限元分析
(2010-12-8 13:37:15) 查看评论( )
来源：北京神州普惠科技有限公司
1 简介
随着电机驱动的测试和验证在设计和工程阶段日趋重要，组件模型的不断改进和原型系统速度增加的需求也逐渐扩大。
一般来说，在设计早期阶段，用非实时仿真来验证电机驱动，且完成系统的测试工作。
但是此方法有若干主要缺点：第一，从离线仿真到实际原型的跳跃太宽，以至于易出现不同模块的集成问题；第二，离线，非实时仿真，对于复杂系统的仿真时间过长，特别是带有开关电力电子器件的电机驱动。
另一方面，随着电机技术的提升，如JMAG基于有限元分析的仿真软件已成为电机设计和开发的必要工具。
同样，控制仿真工具，如Matlab/Simulink，也被大量的应用于电机驱动的开发。
类似的工具能使带全部
电力电子的复杂数学模型实现图形化。
这些图形仿真工具的一个主要优点是快速原型开发技术的引进，自动生成代码，允许实时数学模型的仿真。
RT-LAB仿真平台，基于快速发展的高性能PC技术，提供强大的硬件平台实现复杂模型的实时仿真，且实时仿真模型可通过I/O板卡外接系统实物设备(如电机控制器)，即硬件在环仿真(HIL)。
HIL使设计工程师可连接虚拟电机驱动来测试其控制器。
本文目的在于描述近期开发进展，填补电机驱动设计的空白；此开发包括RT-LAB实时仿真机在Simulin k环境下，运行基于有限元分析的电机模型。
本文详述了HIL过程及其优势；典型电机驱动设计步骤，从FE仿真工具中的电机设计到虚拟电机连接实物控制器进行HIL实时仿真。
最后，给出了精确有效的测试和验证结果。
2 从有限元分析到实时仿真
2.1 电机驱动的传统设计过程
在传统的电机驱动设计过程中，需要分别对驱动的
三个主要部分(电机，静态电力变流器和控制器)进行设计和测试。
用电磁分析软件设计和测试电机及其特性；另在不同的软件环境中用控制和电路分析设计和检验静态电力变流器(如逆变器)和控制器。
只能在测试后，才能将这些模块组合，形成最后的集成系统。
传统的设计过程有许多迭代，因为在全部模块集成后可能会产生错误，特别是当系统其他模块的组件和特性理想化表示时。
例如，在驱动仿真中，电机模型的建立是基于理想电压方程，电感为常数。
结果，仿真精度可能不高，导致某些情况下未能满足效率和性能，甚至需要重新设计电机、逆变器或控制器。
2.2 电机驱动新的快速设计过程
在电机驱动的传统设计中存在两个重要不足：首先，驱动组件的设计、测试及优化的分离，在设计后期进行集成；其次，从离线分析仿真到组件的实际构建存在很大跳跃。
图1 带有实时FE-电机的电机驱动快速设计过程
本文旨在解决提出的两个缺点，来缩小差距。
开发主要包括实时进行电机的有限元设计，且在设计过程中使用快速原型开发。
使用快速原型开发和硬件在环测试的快速设计过程示意图如图1.
电磁仿真JMAG Studio电机设计后，在集成模块(J MAG-RT)帮助下，生成行为模型，包括电机的全部非
线性特性。
这与DQ电机模型是相反的，电感近似于常数。
图2 FEA JMAG软件对电机D轴和Q轴电感的分析
结果
此模型包含在Simulink模型中并与驱动电路的其他模块集成，如机械负载和逆变器；后者由RT-Events 模块库中的插值逆变器模型建立。
为了连接外部控制
器模型，不同类型的输入输出块(模拟，数字，PWM，编码器，等)可以从RT-LAB I/O库中拖放。
先对模型进行离线仿真，然后，编译，下载至实时仿真器；实时仿真器作为虚拟电机驱动运行，且基于有限元分析的精确电机模型在RT-LAB仿真机中实时运行，可测试和验证控制器性能。
这种方法主要优点在于以下几点：第一，从FE软件设计和分析电机到实时虚拟电机驱动实现，整个设计过程是连续的；第二，相对于传统DQ模型来说，实时电机模型非常精确，由FE软件分析产生结果，该电机模型包括电磁电路的全部非线性；第三，快速原型开发缩短了设计周期，因为，早期设计过程，甚至在建立实际驱动或电机之前，已进行了大部分与驱动部件(电机，逆变器和控制器)的测试。
2.3 开发
为了连接FE仿真和RT运行，有两个主要开发工作：
●产生一个基于FE的电机模型，带有电压输入，电流及转矩输出；FE软件预先分析得出电磁通量对电流和转子位置依赖性的全部数据，并导入实时模型。
●执行完整的电机和逆变器模型实时仿真；JMAG 对基于FE的电机模型进行优化，以完成良好的仿真速度，并在逆变器模型上进行插值补偿；
3 仿真结果
本文进行了几个测试对电机的有限元分析和实时模型进行验证和比对。
图3 Simulink模型
图4 硬件在环仿真
为Simulink模型，包括基于有限元分析的电机模型，带有集成控制器的RT-Events逆变器模型，PWM生成器。
对模型进行全数字实时仿真(带内部控制器)或硬件在环仿真(通过定时数字输入，模拟输出和编码或解析器信号外接控制器)。
3.1 RT-LAB仿真机
RT-LAB是集成实时计算的平台，一般由一台或多台采用多CPU以及多核技术的高性能计算机组，进行快速控制原型开发和HIL仿真。
与MATLAB/Simulink 完全兼容，自动生成代码，然后编译，与输入输出连接，最后下载至RT-LAB目标机。
通过RT-LAB模型库提供的自定义模块来配置I/O 接口。
工程师仅仅需要拖放模块至模型即可，连接输入输出模块与其他模块，不用担心驱动程序。
RT-LAB 自动生成代码，将模型的数据流直接连接到物理I/O板卡上。
3.2 精确度
图6个电机模型转矩的比较
为由PWM逆变器控制的三种不同电机模型的转矩示意图。
标注“FEA(JMAG)”的曲线为在JMAG里FEM 计算得出的转矩结果；标注“JMAG-RT”的曲线为基于RT模型的转矩结果；最后，标注“DQ-model”的曲线是DQ电机模型获得的转矩。
从上图可以很明显的看出，DQ电机模型的仿真结果是个近似值，忽略了磁通分布的非线性和电磁场的耦合效应。
3.3 逆变器模型采用TSB
表示A相电流和转矩的各种闭环测试。
具体分为：
● 仿真步长为1μs，TSB(带时间戳的电力电子桥)逆变器模型；
● 仿真步长为10μs，TSB逆变器模型；
● 仿真步长20μs，TSB逆变器模型；
● 仿真步长5μs，无TSB的逆变器模型；
以上测试均采用PWM载波频率12.5kHz。
从上述测试可看出，采用时间戳技术，在仿真步长分别为1μs，10μs和20μs时仿真曲线基本是重合的，而不采用时间戳技术的仿真步长为5μs的响应曲线，与前者仿真曲线相比，有很明显的相位滞后。
由此可得，即使对较小仿真步长，实时插值法也是必要的。
进一步的测试显示，当转子速度为3000RPM时，仿真步长为20μs，可得到精确的仿真结果。
对于更高的转速，需要更小的仿真步长5μs，并采用TSB逆变器
模型；
3.4 实时运行时间
除了JMAG 实时模型方程的精确度外，还有另一更重要的因素——步长影响着实时模型的精度。
表一为RT-LAB仿真机的最小仿真步长；
分两阶段：第一阶段，JMAG-RT模型没有任何优化；第二阶段，对上述模型进行优化改进；此外，在开发阶段，进行如下分割：将有IGBT逆变器(和控制器)的主要电气求解器放到一个处理器上计算，电感矩阵的计算放到其他CPU。
结果表明，完成全数字模型实时仿真的RT-LAB最小仿真步长为12μs，基于双核Opteron仿真机，不带I /O。
仿真机通过典型I/O板卡与外部实物控制器相连，进行HIL仿真，如图4所示，最小仿真步长为25μs。
4 结论
本文主要目的在于说明电机设计和测试领域的最新开发进展；展现了如何以合适的步长对有限元电机模型进行HIL实时仿真，凭借设计速度和精确的电机模
型，此方法将为电气设备的电机驱动设计填补空白。
在FPGA上直接进行实时仿真将更大的缩短仿真步长，此项研究正在调研和设计阶段。