ANSOFT软件在电机设计中的应用教程
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Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
建模过程中注意事项
物体必须封闭。 物体之间可以完全包含，不可以交叉。 物体边的分段数不可太低。 尽量避免过尖锐的物体，必要时要做钝化 处理。 应用布尔运算后，原物体并不被删除，而 是被指定为Non_model，物体处于隐藏状 态。
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
一.电机设计方法
电机设计方法
① ② ③ ④ ⑤ 等效磁路法 磁网络法 电磁场解析分析方法 电磁场数值计算方法 场路结合方法
① ② ③ ④
有限差分法 有限元法 积分方程法 边界元法
电磁与电子技术研究所
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
ANSOFT软件在电 机设计中的应用
报告人：李春艳
主要内容
电机设计方法 电机设计软件RMxprt介绍 电磁场分析软件Maxwell 2D基本介绍 实例
电磁与电子技术研究所
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
二.ANSOFT软件介绍-Maxwell 2d 基本步骤
1建立模型 2指定材料 属性 3建立边界条 件和激励源 5后处理 4设定求解 参数
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
5求解设置
静磁场
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
暂态磁场
剖分
气隙中重点剖分。
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
3定子设置stator
定子铁心外径 定子铁心内径 铁心长度 叠压系数 铁心材料 定子槽数 槽形选择 斜槽槽数
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
定子槽和绕组设置
电磁与电子技术研究所
4设定边界条件及激励源
第三种：对称边界条件
1奇对称边界条件 2偶对称边界条件
对称面两侧电流满足大小相等， 方向相同。 对称面两侧电流满足大小相等， 方向相反。
减小模型尺寸，节省计算资源。
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
后处理
暂态场
电磁与电子技术研究所
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定位转矩
电磁与电子技术研究所
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求解涉及到运动和任意波形的电 压，电流激励的设备，获得精确 的预测性能特性。
电磁与电子技术研究所
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二.ANSOFT软件介绍-RMxprt
电机模块
感应电机 电子换向电机
RMxprt
同步电机 机械换向电机
3设定模型材料属性（Setup Materials）
选中物体，从材料库中选择所需材料，点 击“Assign”。 添加新材料 材料的属性也可以用函数来赋值。
排除物体 有些情况下，可能让一些物体不参加计算，这时，就可以利用排 除该物体来实现该目的。一种典型的情况是，对于一个闭合的场 域问题（如由第一类边界包围的一个电场区域）背景可以不参加 计算，这时就可以利用排除背景来实现。具体做法为：选择要排 除的物体，点击Exclude。可Include来恢复物体。
4设定边界条件及激励源
电流源设置
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
4设定边界条件及激励源
电压源设置
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
运动参数设置
电磁与电子技术研究所
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求解
电磁与电子技术研究所
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后处理
静态场
电磁与电子技术研究所
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
RMxprt界面
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
RMxprt设置参数的基本操作
空载反电势波形
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
产生毛次的原因？有时是因为剖分的原因，在 步长较小计算时会出现毛刺现象。
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
在静态场中常见的两种 电机的电流源设置。
三相星接正弦永磁同步电机
Ia Im I x Im I b 0.5I m I y 0.5I m I 0.5I I z 0.5I m c m
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
1建立新工程
电磁与电子技术研究所
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2建立模型
1模型绘制命令项介绍
File Eidt Reshape Boolean Arrange Object Model Window Help
2工具条
电磁与电子技术研究所
第二种：气球边界条件
轴对称RZ平面的模型，求解区域向RZ方向无限延伸，在R和Z方向设 置一个边界，称谓无限远边界，如果无限远边界场量为零而引起的 误差小于允许值，这样，求解区域就变成有限区域。 电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
4设定边界条件及激励源
第一种：默认边界条件 1自然边界条件 2齐次诺伊曼边界条件
磁场强度H的切向分量为零，强 制磁场垂直表面。 跨越物体之间的界面磁场强度H 的切向分量和磁感应强度B的法 向分量连续。
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
建模基本操作
选择Model/Drawing Plane命令，设置模型的绘制平 面。选项中包括XY Plane和RZ Plane. 选择Model/Drawing Size重新定义模型区域的大小。 选择Model/Drawing Units来定义模型所用的单位。 创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边界 的建立。 需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修 改你所建立的模型。 保存所建立的模型，退出模型绘制面板。
4设定边界条件及激励源
外电路中设置激励源
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
4设定边界条件及激ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源
两相导通的三相无刷直流电机
Ia Im I x Im Ib Im I y Im I 0 I 0 c z
4设定边界条件及激励源
三相星接正弦永磁同步电机
I a I m sin(2 fT ) I b I m sin(2 fT 120) I I sin(2 fT 240) m a
在暂态场中永磁同步电 机的电流源设置。
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
三静态场分析
静态场：磁场不随时间变化。 包括：1稳恒电流产生的磁场 2外加静磁场产生的磁场 3匀速移动的导体产生的磁场 4永磁体产生的磁场 分析什么？ 磁场力，转矩，磁力线分布
5检查
电磁与电子技术研究所
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6运算
电磁与电子技术研究所
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7输出report
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二.ANSOFT软件介绍
1.RMxprt 2.Maxwell 2d
电场 静磁场 涡流场 瞬态场 温度场
分析由恒定电流，永磁体及外 部激磁引起的磁场。该模块可 自动计算磁场力，转矩，电感 和储能。
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4求解设置
负载类型：恒转矩，恒功率等等 额定输出功率，额定电压，额定转速，工作温度
电磁与电子技术研究所
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电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
RMxprt－1创建新工程
电磁与电子技术研究所
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电磁与电子技术研究所
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2电路设置circuit
超前触发角（电角度） 触发脉冲宽度（电角度） 半导体管压降 二级管压降
电磁与电子技术研究所
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4设定边界条件及激励源
静态场激励源为电流源
电磁与电子技术研究所
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4设定边界条件及激励源
暂态场激励源为电流源，电压源以及外接电路。
电磁与电子技术研究所
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绕组注意事项
连接要正确。 尽量用不同颜色标明。 同相分组。
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建模过程中注意事项
物体必须封闭。 物体之间可以完全包含，不可以交叉。 物体边的分段数不可太低。 尽量避免过尖锐的物体，必要时要做钝化 处理。 应用布尔运算后，原物体并不被删除，而 是被指定为Non_model，物体处于隐藏状 态。
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一.电机设计方法
电机设计方法
① ② ③ ④ ⑤ 等效磁路法 磁网络法 电磁场解析分析方法 电磁场数值计算方法 场路结合方法
① ② ③ ④
有限差分法 有限元法 积分方程法 边界元法
电磁与电子技术研究所
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ANSOFT软件在电 机设计中的应用
报告人：李春艳
主要内容
电机设计方法 电机设计软件RMxprt介绍 电磁场分析软件Maxwell 2D基本介绍 实例
电磁与电子技术研究所
电磁与电子技术研究所
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二.ANSOFT软件介绍-Maxwell 2d 基本步骤
1建立模型 2指定材料 属性 3建立边界条 件和激励源 5后处理 4设定求解 参数
电磁与电子技术研究所
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5求解设置
静磁场
电磁与电子技术研究所
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暂态磁场
剖分
气隙中重点剖分。
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3定子设置stator
定子铁心外径 定子铁心内径 铁心长度 叠压系数 铁心材料 定子槽数 槽形选择 斜槽槽数
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定子槽和绕组设置
电磁与电子技术研究所
4设定边界条件及激励源
第三种：对称边界条件
1奇对称边界条件 2偶对称边界条件
对称面两侧电流满足大小相等， 方向相同。 对称面两侧电流满足大小相等， 方向相反。
减小模型尺寸，节省计算资源。
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后处理
暂态场
电磁与电子技术研究所
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定位转矩
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求解涉及到运动和任意波形的电 压，电流激励的设备，获得精确 的预测性能特性。
电磁与电子技术研究所
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二.ANSOFT软件介绍-RMxprt
电机模块
感应电机 电子换向电机
RMxprt
同步电机 机械换向电机
3设定模型材料属性（Setup Materials）
选中物体，从材料库中选择所需材料，点 击“Assign”。 添加新材料 材料的属性也可以用函数来赋值。
排除物体 有些情况下，可能让一些物体不参加计算，这时，就可以利用排 除该物体来实现该目的。一种典型的情况是，对于一个闭合的场 域问题（如由第一类边界包围的一个电场区域）背景可以不参加 计算，这时就可以利用排除背景来实现。具体做法为：选择要排 除的物体，点击Exclude。可Include来恢复物体。
4设定边界条件及激励源
电流源设置
电磁与电子技术研究所
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4设定边界条件及激励源
电压源设置
电磁与电子技术研究所
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运动参数设置
电磁与电子技术研究所
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求解
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
后处理
静态场
电磁与电子技术研究所
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
RMxprt界面
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
RMxprt设置参数的基本操作
空载反电势波形
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
产生毛次的原因？有时是因为剖分的原因，在 步长较小计算时会出现毛刺现象。
电磁与电子技术研究所
Institute of Electromagnetic and Electronic Technology
在静态场中常见的两种 电机的电流源设置。
三相星接正弦永磁同步电机
Ia Im I x Im I b 0.5I m I y 0.5I m I 0.5I I z 0.5I m c m
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1建立新工程
电磁与电子技术研究所
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2建立模型
1模型绘制命令项介绍
File Eidt Reshape Boolean Arrange Object Model Window Help
2工具条
电磁与电子技术研究所
第二种：气球边界条件
轴对称RZ平面的模型，求解区域向RZ方向无限延伸，在R和Z方向设 置一个边界，称谓无限远边界，如果无限远边界场量为零而引起的 误差小于允许值，这样，求解区域就变成有限区域。 电磁与电子技术研究所
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4设定边界条件及激励源
第一种：默认边界条件 1自然边界条件 2齐次诺伊曼边界条件
磁场强度H的切向分量为零，强 制磁场垂直表面。 跨越物体之间的界面磁场强度H 的切向分量和磁感应强度B的法 向分量连续。
电磁与电子技术研究所
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建模基本操作
选择Model/Drawing Plane命令，设置模型的绘制平 面。选项中包括XY Plane和RZ Plane. 选择Model/Drawing Size重新定义模型区域的大小。 选择Model/Drawing Units来定义模型所用的单位。 创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边界 的建立。 需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修 改你所建立的模型。 保存所建立的模型，退出模型绘制面板。
4设定边界条件及激励源
外电路中设置激励源
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4设定边界条件及激ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源
两相导通的三相无刷直流电机
Ia Im I x Im Ib Im I y Im I 0 I 0 c z
4设定边界条件及激励源
三相星接正弦永磁同步电机
I a I m sin(2 fT ) I b I m sin(2 fT 120) I I sin(2 fT 240) m a
在暂态场中永磁同步电 机的电流源设置。
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三静态场分析
静态场：磁场不随时间变化。 包括：1稳恒电流产生的磁场 2外加静磁场产生的磁场 3匀速移动的导体产生的磁场 4永磁体产生的磁场 分析什么？ 磁场力，转矩，磁力线分布
5检查
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6运算
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7输出report
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二.ANSOFT软件介绍
1.RMxprt 2.Maxwell 2d
电场 静磁场 涡流场 瞬态场 温度场
分析由恒定电流，永磁体及外 部激磁引起的磁场。该模块可 自动计算磁场力，转矩，电感 和储能。
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4求解设置
负载类型：恒转矩，恒功率等等 额定输出功率，额定电压，额定转速，工作温度
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RMxprt－1创建新工程
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2电路设置circuit
超前触发角（电角度） 触发脉冲宽度（电角度） 半导体管压降 二级管压降
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4设定边界条件及激励源
静态场激励源为电流源
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4设定边界条件及激励源
暂态场激励源为电流源，电压源以及外接电路。
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绕组注意事项
连接要正确。 尽量用不同颜色标明。 同相分组。
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