普锐斯电机磁场分析
丰田-普锐斯混合动力车系统研究
摘要普锐斯Prius于1997年10月底问世，是世界上最早实现批量生产的混合动力汽车。
在人们日益关注环保的今天，普锐斯Prius因革命性地降低了车辆燃耗和尾气排放，其划时代之意义与先进性得到了全世界的高度评价。
2005年12月15日正式我国上市的新款普锐斯Prius，是第二代普锐斯Prius，它装备了新一代丰田混合动力系统THS II这是在上一代丰田混合动力系统THS的基础上，以能够同时提高环保性能和动力性能的“Hybrid Synergy Drive （混合动力同步驾驶）”为概念开发的。
THS II通过提升电源系统的电压使马达功率提高到原来的1.5倍，并通过控制系统的改进解决了一系列的技术难题，从而使发动机动力与马达动力的协同增效作用得到极大程度的发挥。
新款普锐斯Prius除了拥有新一代丰田混合动力系统THS II 特有的“平滑而强劲的动力性能”和“世界顶级的环保性能”外，还拥有前卫的造型、舒适的操控性能、以及电子排档、带湿度感应器的电动变频自动空调等引人注目的卓越功能和先进装备。
动力系统构成通过提升电源系统电压来提高马达输出功率，同时控制系统进行了大幅度的改进。
自主开发总成所构成的全息系统，带来车辆行驶性能的飞跃。
主要新开发总成THS II的主要总成全部由丰田汽车公司自主开发。
通过对电源系统、马达、发电机、电池组等的革新，全面提升了系统性能。
系统构成包括：两个动力源（采用高膨胀比循环的高效汽油发动机和输出功率提升至1.5倍的永磁式交流同步电动机）及其驱动马达、发电机、内置动力分离装置的混合动力用变速箱、混合动力用高性能镍氢电池组、动力控制总成。
与人们所熟悉的将汽油发动机作为动力提供装置的普通汽车不同，普锐斯Prius的动力有两部分组成，除了发动机外还多出了电动机（永磁式同步交流电动机）和混合动力车专用蓄电池（密封镍氢电池），这样蓄电池的电力也可以为车辆提供部分动力，达到节省燃油的目的。
在普锐斯Prius的整个行驶过程中到底是用发动机还是用马达来驱动汽车是要根据车辆的行驶状态来决定的，发动机只有在普通行驶和全面加速的两个阶段中运转，消耗燃料，而在减速制动阶段由车轮来驱动马达将车辆制动能量转换成电能并进行回收将被再次利用。
利用MAXWELL分析电机中的瞬态电场磁场
利用MAXWELL分析电机中的瞬态电场磁场电机是将电能转化为机械能的重要设备，其工作原理涉及到瞬态电场和磁场的相互作用。
为了分析电机中的瞬态电场和磁场，我们可以借助MAXWELL方程组进行研究。
MAXWELL方程组是描述电磁现象的基本方程，包括麦克斯韦方程和连续性方程。
这些方程包含了电场和磁场与电荷和电流之间的关系，可以用于分析电磁波在空间中的传播和电磁场的产生。
首先，我们来看麦克斯韦方程组。
麦克斯韦方程组包括以下四个方程：1.高斯定律：该方程描述了电场与电荷之间的关系。
它表明，电场从正电荷流出，流入负电荷，在一个闭合曲面上的电场的通量与该曲面内的电荷量成正比。
∮E·dA=1/ε₀∫ρdV2.高斯安培定律：该方程描述了磁场与电流之间的关系。
它表明，在一个闭合曲面上的磁场的通量与该曲面内的电流和变化的电场有关。
∮B·dA=μ₀(∫J·dA+ε₀∫∂E/∂t·dA)3.法拉第电磁感应定律：该方程描述了磁场的变化对电场的影响。
它表明，磁场的变化会产生电场环路上的感应电动势。
∮E·dl = -d(∫B·dA)/dt4.安培环路定律：该方程描述了电场的变化对磁场的影响。
它表明，变化的电场会产生环路上的感应磁场。
∮B·dl = μ₀∫J·dA + μ₀ε₀∫∂E/∂t·dA这些方程组成了描述电磁场的基本规律，可以用于分析电机中的瞬态电场和磁场。
在电机中，电流通过线圈产生磁场，磁场通过磁路产生力，力则驱动电机运转。
MAXWELL方程组可以用于分析电机中的电场和磁场变化。
以电机启动为例，启动时电机中的电场和磁场会发生急剧变化。
我们可以利用MAXWELL方程组分析这个过程。
首先，根据高斯定律，我们可以计算出电场在空间中的分布。
电场的分布与电荷密度相关，在电机线圈中的电荷密度会随着电流的变化而变化。
然后，根据高斯安培定律和安培环路定律，我们可以计算出磁场在空间中的分布。
丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析
圈１ １ ＴＨｓ一｜Ｉ电动机驱动系统高压电路维修插铺 图１２发动机舱内ＨＶ保险丝
万方数据
如欲获取下列厂商的详细信息，请致电们Ｏ一５１７２７１２７。
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降压直流斩波电路由发电机ＭＧ １、 逆变／整流器、绝缘栅双极型晶体管Ｖ７、 二极管Ｄ８、电抗器Ｌ、电容器Ｃ１组成（图 ９）。降压时，ＨＶ ＥＣＵ利用绝缘栅双极型 晶体管Ｖ７导通。把ＤＣ５００Ｖ降压为平均 值ＤＣ２０１．６Ｖ的直流电压。向ＨＶ蓄电池
变电路。由ＶＨ ＥＣＵ触 发绝缘栅双极型晶体 管控制极，使Ｖ１～Ｖ６ 快速导通和关断，强 行将ＤＣ５００Ｖ直流电 转换成三相ＡＣ５００Ｖ 交流电。如果改变 Ｖ１～Ｖ６的触发信号 频率和时间。就能改 变逆变器输入电机 ＭＧ２定子绕组电流空 间相量的相位和幅值， 以适应电机ＭＧ２的驱 动需要。反之，电机 ＭＧ２在车辆减速或制 动时产生再生制动电 能，经绝缘栅双极型 晶体管Ｖ１～Ｖ６全控 型桥式整流电路整流
高惠民
汽车维修与保养 FOR REPAIR & MAINTENANCE 2007(5)
本文链接：/Periodical_qcwxyby200705001.aspx
该信号经过隔离电路后，直接驱动变 频器三组逆变电路ＩＧＢＴ模块中Ｖ１～Ｖ６控 制极快速导通与关断，实现变频器输出电 流的逆变、换相和定向目的。
丰田普锐斯混合动力工作原理
丰田普锐斯混合动力工作原理
普锐斯混合动力系统主要由三个组成部分组成：汽油发动机、电动机
以及电池组。
首先，当驾驶员启动车辆时，动力来自于内燃机的燃油供给。
普锐斯
搭载了一台为混合动力量身定制的1.8升汽油发动机，其运转效率非常高。
使用了一系列的技术优化，例如改进气缸燃烧充分程度、减少内摩擦损失等。
其次，普锐斯还搭载了一台电动机，该电动机由电池组供电。
电池组
是由大量的镍氢电池（NiMH）构成的，可在车辆长时间停止状态下直接供电。
这就意味着普锐斯可以在一些交通拥堵情况下仅依靠电动机运行，从
而节省燃油并减少环境污染。
在大多数情况下，当发动机需要额外动力时，智能控制系统会启动发
动机，并将燃油供给给发动机。
与此同时，电动机通过在车轮上提供辅助
动力，提高了发动机效率。
当车辆减速、制动或者处于低速行驶状态时，
电动机会转为发电机工作，将制动能量转化为电能储存到电池中，以供以
后使用。
此外，普锐斯还具有回收能量的功能。
当车辆处于行驶状态时，发动
机通常会产生一些浪费的能量。
普锐斯的智能控制系统能够通过将发动机
的部分能量转变为电能并储存在电池组中来最大限度地利用这些浪费的能量。
这些回收的能量后续可以用来供给电动机运行，从而减轻了对发动机
的依赖和燃料的消耗。
总结来说，丰田普锐斯混合动力系统通过将汽油发动机和电动机结合
起来，并依靠智能控制系统来优化动力的配送，从而实现了燃油的节省和
环保的目标。
这种混合动力系统在当今的汽车市场上已经被广泛应用，并成为了未来汽车发展的方向之一。
基于电磁学原理的电机磁场分析与优化
基于电磁学原理的电机磁场分析与优化电机作为现代工业的重要设备之一，广泛应用于各个行业中。
而电机的运行离不开磁场的作用。
本文将基于电磁学原理，对电机的磁场进行分析与优化。
一、电机磁场的形成电机的磁场是通过电磁感应原理形成的。
当通电线圈中有电流通过时，就会在周围产生磁场。
这个磁场可以通过安培环路定理来描述，即磁场的强度与电流的大小和线圈周围的导磁材料有关。
二、电机磁场的分析1. 磁场分布电机的磁场分布是一个非常重要的参数，它影响到电机的转矩、效率等性能。
通过磁场分布的分析，可以评估电机的磁场均匀性和磁场强度分布等指标。
2. 磁链分析电机的磁链是磁场的一种表示形式，可以用来描述磁场的强度和方向。
通过磁链的分析，可以了解电机的磁通量和磁感应强度等性能指标。
3. 磁场耦合电机中的磁场是由多个线圈产生的，这些线圈之间存在着相互作用。
通过磁场耦合的分析，可以评估电机各个线圈之间的磁场干扰程度，从而优化电机的设计。
三、电机磁场的优化1. 材料的选择电机中的铁芯材料对磁场的形成和传输起着重要作用。
合理选择导磁材料，可以提高电机的磁场强度和均匀性。
2. 结构的优化电机的结构对磁场的形成和传输也有一定影响。
通过优化电机的结构，可以减小磁场的损失和漏磁，提高电机的效率和性能。
3. 控制的改进电机的磁场可以通过控制电流的大小和方向来调节。
通过改进电机的控制方式，可以优化磁场的形成和传输，从而提高电机的性能和效率。
四、电机磁场的应用1. 发电机发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
通过优化电机的磁场，可以提高发电机的效率和输出功率。
2. 电动机电动机是将电能转化为机械能的设备。
通过优化电机的磁场，可以提高电动机的转矩和效率，降低能耗。
3. 变压器变压器利用电磁感应原理实现电能的传输和变换。
优化变压器的磁场可以提高其传输效率和功率密度。
总结：基于电磁学原理对电机的磁场进行分析与优化，可以提高电机的性能和效率。
通过对磁场分布、磁链、磁场耦合等方面的分析，可以评估电机的性能指标。
基于普锐斯2004的maxwell仿真案例
基于普锐斯2004的maxwell仿真案例
普锐斯2004是一款具有优秀设计性能的永磁电机，经常被电机设计分析软件用来作为设计案例来验证其软件的实用性和科学性。
以下是一个基于普锐斯2004的Maxwell 仿真案例：
1.建立模型：首先，使用Maxwell软件建立普锐斯2004的电机模型。
该模型应该包括电机的所有主要部件，如定子、转子、轴承等。
此外，还需要定义电机的物理参数，如材料属性、尺寸等。
2.设定边界条件：根据电机的实际运行环境，设定模型的边界条件。
例如，如果电机在封闭的环境中运行，可能需要设定封闭的边界条件；如果电机暴露在空气中，则需要设定开放的边界条件。
3.运行仿真：在模型和边界条件设定完成后，运行仿真。
仿真过程通常包括电机的稳态和动态分析。
稳态分析主要关注电机的电阻、电感等参数；动态分析则关注电机的动态行为，如转矩、电流等。
4.结果分析：仿真完成后，需要分析仿真结果。
这包括查看电机的性能曲线、转矩波动、损耗等参数。
通过与实验结果的比较，可以验证仿真模型的准确性和有效性。
5.优化和改进：根据仿真结果的分析，对模型进行优化
和改进。
这可能包括改变电机的设计参数、优化材料属性等。
通过不断的优化和改进，可以提高电机的性能和效率。
总之，基于普锐斯2004的Maxwell仿真案例是一个复杂的过程，需要综合考虑电机的设计、材料属性、运行环境等多个因素。
通过仿真和实验的结合，可以深入了解电机的性能和行为，为电机的优化和改进提供有力支持。
Manatee振动噪声分析
Manatee软件电磁振动噪声分析北京天源博通科技有限公司褚占宇利用Manatee软件分析丰田Prius2004电机电磁及振动噪声Manatee软件是由法国EOMYS公司研发的，可以计算电机的电磁振动噪声的软件。
北京天源博通科技有限公司是该软件在中国的代理商。
本文主要是利用Manatee软件分析丰田Prius2004款电机的电磁及振动噪声。
表1是丰田Prius2004电机的主要尺寸参数。
表1电机主要的参数名称数据定子外径/mm269.24定子内径/mm161.9气隙长度/mm0.75铁心长度/mm83.82转轴外径/mm110.64极数/槽数8/481建模流程首先打开Manatee软件。
如下图所示。
选择电机类型，点击New Machine按钮，选择要编辑的电机类型。
在电机类型里面选择BPMSM，为内置式的永磁电机类型。
P中输入极对数为4（注意这里是极对数不是极数）。
接着设置Machine Dimensions选项，在这里设置电机的定子外半径为134.62mm,定子内半径为80.95mm，转子外半径80.2mm，转子内半径为55.32mm。
计算出气隙长度为0.75mm。
设置定子轴向长度，定子硅钢片轴向长度为83.82，硅钢片的叠压系数设置为0.95。
没有径向通风道和轴向通风口。
设置定子槽型，软件提供了多种槽型，选择相应的槽型进行设置。
在这里选择槽型11，以下为具体的槽型尺寸参数。
当设置好后，可以点击Preview按钮，生成如下图所示。
定子绕组设置，Prius2004为3相双层，分布短距，绕线间距为5，并绕根数13，并联之路数1，每线圈的串联匝数9。
点击next按钮，选择3相双层，绕组跨距为5。
点击Preview按钮，生成如下图所示。
点击next按钮，设置并联之路数1，每线圈的串联匝数9。
点击next按钮，选择圆导线，材料选择铜，并绕根数13，设置线径0.912mm。
点击next按钮，设置端部绕组。
丰田2017Prius电机拆解与分析
丰田2017Prius电机拆解与分析丰田2017第四代Prius电机功率达到了53kW，体积功率密度为5.7kW/L，质量功率密度为1.7kW/kg。
与第三代相比，最大功率减少了11.7%左右，最大扭矩减少了21.3%左右，但转速提高了26%，达到17000转，体积与质量功率密度也提高了。
电机下图的最左侧为电机的定子，相比之前的方案，2017 Prius电机定子更小，更长。
定子的总重为11.4kg，共有48个槽，层压堆栈长度为2.35 英寸, 总长度 (包括端面) 为4.69 英寸。
定子外径为8.47 英寸, 内径为5.580 英寸。
每槽有4个导体，尺寸为0.150 英寸* 0.088 英寸，进而形成发卡形式绕组。
电机转子的质量为6.8kg，去轴重量为5.4kg，转子共有8个磁极，每个磁极有3个磁体组。
定子的层压厚度为0.25 mm。
每个磁体组有2个磁体，其尺寸为0.275英寸*0.144英寸*2.33英寸，质量为11.34g，合计48个磁体的质量为544.3g。
发电机：发电机的定子如下图左所示，总重量为6.4kg，共有15个槽。
定子的外径为7.486英寸，内径为5.002英寸。
上图的最右侧是发电机的转子，转子的质量为4.2kg，去轴重量为3kg；硅钢0.25mm厚。
转子有10个磁极，呈V字形排布，这点与之前的Prius设计类似。
磁极的每一侧有两个并排的磁体，每个磁体的尺寸为0.282英寸*0.187英寸*1.623英寸，质量约为10.5g。
这40个磁体的总质量为420.6g。
定子的冷却采用油冷，冷却油经转子的转轴流出，向外径的方向扩散，具体见上图：冷却油首先流至定子最内层孔，再流至中间层孔，最后流至外层孔。
比较下Prius电机铜材和磁钢的使用可以看出，尽管每个Prius电机的转速在提高，功率密度在提高，效率也在增加，但是所用的铜材和磁钢的单位用量都在减少。
以下是Prius2017电机与其他几款电机的横向比较表格：交流与纠正，请发tangzimu@,核对后及时更新。
普锐斯混合动力系统组成及运行模式
丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修学习目标1. 了解丰田普锐斯混合动力汽车性能2. 认识THS、变速驱动桥、发动机系统、制动系统和起动系统的结构3. 掌握这些系统的运行模式和工作原理，熟悉诊断流程和方法。
普锐斯混合动力系统组成及运行模式一、概述丰田混合动力汽车的核心技术是丰田混合动力系统（THS-I），它结合了汽油发动机和电机两种动力，通过并联或串联相结合的方式进行工作，以达到良好的动力性、经济性和低排放效果。
2003 年，丰田公司推出了第二代丰田混合动力系统（THS-II），该系统运用在普锐斯和凯美瑞等混合动力车型上。
另外，它采用了由大功率混合动力汽车蓄电池（额定电压为直流201.6V，简称为“HV 蓄电池”）和可将系统工作电压升至最高电压（直流 500V）的增压转换器组成的变压系统。
（1）优良的行驶性能丰田混合动力系统 II（THS-II）采用了由可将工作电压升至最高电压（直流 500V）的增压转换器组成的变压系统，可在高压下驱动电动机一发电机 1（MG1）和电动机一发电机 2（MG2），并以较小电流将与供电相关的电气损耗降到最低。
因此，可以使 MG1 和 MG2 高转速、大功率工作。
通过高转速、大功率 MG2 和高效 1NZ-FXE 发动机的协同作用，达到较高水平的驱动力，使车辆获得优良的行驶性能。
（2）良好的燃油经济性THS-II 通过优化MG2 的内部结构获得高水平的再生能力，从而实现良好的燃油经济性。
THS-II 车辆怠速运转时，发动机停止工作，并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用 MG2 来工作。
在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时，使用 MG1 驱动车辆。
因此，该系统以高效的方式影响驱动能量的输入一输出控制，以实现良好的燃油经济性。
THS- Ⅱ车辆减速时，前轮的动能被回收并转换为电能，通过 MG2 对 HV 蓄电池再充电。
（3）低排放 THS-II 车辆怠速运转时，发动机停止工作，并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用 MG2 来工作，实现发动机尾气的零排放。
Prius2017主驱电机采用V形斜极后的效率Map分析
Prius2017主驱电机采用V形斜极后的效率Map分析1 前言丰田普锐斯电机一直以来被称为电机学的一本教科书，从第一代到第四代总共跨越了20多年，它向我们演绎了永磁电机一段非常精彩的进化史。
因此我们有必要对它进行详细的研究和分析。
本文首先对丰田普锐斯第四代电机的技术特点进行介绍，接着使用JMAG创建丰田普锐斯第四代电机的效率图，最后分析如果普锐斯电机采用V形斜极后它的效率图和转矩脉动MAP图会如何变化。
电机设计最初会看到大量的一般设计方案，直到被缩小到满足要求的设计为止。
在此缩小过程中为每个电机设计方案绘制效率图。
使用效率图确认可能的驱动区域，并且每个设计方案都带有效率图对评估和对比方案是有利的。
一旦缩小到预期设计，就可以考虑逆变器的损耗，并创建更高精度的效率图，然后进行最终的评估。
创建效率图通常需要相当多的工作，但通过使用JMAG效率图的研究可以实现无缝的调查过程。
JMAG V18.0增加了在JMAG-Designer中直接创建效率图的功能，同时可以使用Multi-Slice条件仿真2D模型的V形斜极，创建斜极模型的效率图和转矩脉动MAP图。
本文通过假设Prius 2017模型采用V形斜极为切入口，展示了JMAG简单方便的效率MAP图和转矩脉动MAP图创建流程。
图 1 Prius2017电机2 丰田普锐斯电机技术简介图2 priusIII代（2010年）和priusIV代（2017年）转子从图2中可以看出，普锐斯2017采用了双层磁钢结构。
图3 priusIII代电机模型及磁通密度谐波波形图4 prius IV代电机模型及磁通密度谐波波形从图4可以看出Prius 2017电机转子采用双层结构，而双层结构可以提高正弦性。
并且从图3和图4很容易发现，IV代的气隙磁密3、5次谐波都得到抑制，正弦度极高。
降低磁铁磁通的高次谐波，可以降低NVH。
高次谐波减小还有利于降低铁损，从而提高效率。
图5 普锐斯电机第三代和第四代转子结构对比图5是三代和四代prius电机的转子结构对比，双层比单层d轴磁阻大，磁极结构更利于提高磁阻转矩，实现少稀土化，而q轴磁路未受多大影响，因此凸极比可以提高。
(整理)丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析.
丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析作为全球最成功的环保车型，丰田普锐斯（PRIUS）早已成为油电混合动力车型中的全球销量冠军，即使在我们的身边，也经常可以见到它们的身影。
目前，在国内生产的丰田普锐斯（PRIUS）是采用丰田第二代混合动力系统，集发动机和电动机组合而成的并行混合动力车（图1）。
丰田第二代混合动力系统(THS-Ⅱ)，可以根据车辆行驶状态，灵活地使用2种动力源，并且弥补2种动力源之间不足之处，从而降低燃油消耗，减少有害气体排放，发挥车辆的最大动力。
由于其THS-Ⅱ电机及驱动系统结构复杂，技术先进，本文将为大家详细介绍该系统的结构及基本原理，以帮助读者更进一步了解THS-Ⅱ系统。
一、THS-Ⅱ电机及驱动控制系统的特点1.在电动机和发电机之间采用AC500V高压电路传输，可以极大地降低动力传输中电能损耗，高效地传输动力。
2.采用大功率电机输出，提高电机的利用率。
当发动机工作效率低时，此系统可以将发动机停机，车辆依靠电机动力行驶。
3.极大地增加了减速和制动过程中的能量回收，提高能量的利用率。
二、THS-Ⅱ电机及驱动系统基本组成1.HV蓄电池：由168个单格镍氢电瓶（1.2V×6个电瓶×28个模块）组成，额定电压DC20 1.6V，安装在车辆后备厢内。
在车辆起步、加速和上坡时，HV蓄电池将电能提供给驱动电机。
2.混合动力变速驱动桥：混合动力变速驱动桥由发电机MG1、驱动电机MG2和行星齿轮组成（图2）。
3.变频器：由增压转换器、逆变整流器、直流转换器、空调变频器组成。
（1）增压转换器：将HV蓄电池DC201.6V电压增压到DC500V（反之从DC500V降压到DC201.6V）。
（2）逆变整流器：将DC500V转换成AC500V，给电动机MG2供电。
反之将AC500V 转换成DC500V，经降压后，给HV蓄电池充电。
（3）直流转换器：将HV蓄电池DC201.6V降为DC12V，为车身电器供电，同时为备用蓄电池充电。
丰田prius的中文文AnsoftMaxwell3D操作流程
四、减小3D模型尺寸（续）
选择Draw>Rectangle 1.在坐标输入窗口，输入方体的位置 X：0.0，Y：0.0，Z：-100.0，按Entry键输入 2.在坐标输入窗口，输入方体的相对尺寸 dX：200.2，dY:0.0，dZ:200.0,按Entry键输入 如果半径按钮“Automatically cover closed polylines”检查Tools> Options>3D Modeler (如第五页表示的)，获得2D sheet。如果这个选择 不可以，你需要检查多叉线，右击选择Edit>Surface>Cover Lines.
四、减小3D模型尺寸（续）
选择菜单栏Draw>Rectangle 1、在坐标输入窗口，输入方体的位置 X:0.0，Y:0.0，Z：-100.0，按Enter键输入 2、在坐标输入窗口，输入方体的相对尺寸 dX：200.0，dY:0.0,dZ:200.0,按Enter键输入 检查Tools>Options>3D Modeler(如第五页所说的那样)如果你有单选按 钮“Automatically cover closed polylines”，可以获得一个2D 平 面。如果选择不可以，你需要选择polyline，右击选择 Edit>Surface>Covers Lines.
五、电机的材料特性（续）
一旦B-H曲线输入了，我们需要输入硅钢片叠压系数，叠压系数是由于 绝缘而引起的有效比值，我们也可以在Maxwell中给定叠压方向。如上 所示改变Composition value由原来的“Solid”改为“lamination"， Maxwell认为相对磁导率的均质化方向沿硅钢片叠压方向。 1、硅钢片叠压系数为0.94，意味着有6%的硅钢片片间绝缘 2、输入V(3)（Z轴）为叠压方向 在这个例子中我们忽略了涡流电流，也就是硅钢片的电导率为0。 在退出的View/Edit 材料窗口时，确认材料已改变。
伺服电机的磁场分析及优化设计研究
伺服电机的磁场分析及优化设计研究引言：伺服电机是一种常见的关键元件，广泛应用于工业自动化、机器人、航空航天等领域。
其核心技术是通过电流控制磁场，实现对电机转子的精确控制。
本文将对伺服电机的磁场分析进行研究，并针对磁场分析结果进行优化设计，以提高伺服电机的性能和效率。
一、伺服电机的磁场分析伺服电机的磁场分析是研究伺服电机工作原理和性能的重要一环。
磁场分析主要包括磁路分析和磁场分布分析两个方面。
磁路分析是通过建立电磁场模型，计算各部分的磁路参数，从而验证电机的磁路设计是否合理。
其目的是确定电机的磁通分布、磁阻和磁势。
通过磁路分析，可以预测电机的磁场分布和性能，并对电磁设计提供指导。
磁场分布分析是在磁路分析的基础上，进一步求解磁场在电机各部分的分布情况。
可以通过解析或数值方法求解磁场分布方程，获得磁场的强度、方向和空间分布。
这些信息对于电机的性能评估和优化设计非常重要。
二、伺服电机磁场分析的方法伺服电机磁场分析的方法可以分为解析方法和数值模拟方法。
1. 解析方法：解析方法适用于简单的电机结构和较为简洁的磁场模型。
可以利用解析方法求解磁场分布的解析解，如无限矩形线圈法、极坐标法、绕组串联法等。
通过这些方法得到的解析解，可以直观地展示磁场在空间中的分布，对电机的性能进行初步分析。
2. 数值模拟方法：数值模拟方法可以精确地求解磁场分布问题，尤其适用于复杂的电机结构和非线性磁场问题。
常用的数值模拟方法有有限元法、有限差分法等。
这些方法通过离散电机的几何结构和物理特性，将求解的问题转化为离散的代数方程。
通过求解代数方程，得到电机的磁场分布和性能。
三、伺服电机的优化设计通过磁场分析，可以得到电机的磁场分布情况，进而优化电机的设计，提高电机的性能和效率。
1. 磁场改进设计：根据磁场分析的结果，可以对电机的磁场进行改进设计。
例如，通过增加磁体的励磁电流、调整磁体的位置和形状等方式，优化磁场分布，使得磁场在电机空间中更加均匀和稳定。
电机设计中的磁场分析与优化
电机设计中的磁场分析与优化电机作为现代工业中不可或缺的设备之一，其设计与优化对于工业的发展起着至关重要的作用。
在电机设计中，磁场分析与优化是其中的一个重要步骤。
本文将从磁场分析与优化的概述、方法与工具，以及应用案例等方面，对电机设计中的磁场分析与优化进行探讨。
一、磁场分析与优化概述在电机设计中，磁场分析与优化是指通过数学模型与计算方法，从电机结构与参数的角度，对磁场进行分析与优化。
磁场分析与优化主要涉及到电机中的磁路和绕组两方面内容。
磁路分析主要研究电机中磁场的生成和传播过程，包括线圈和铁心之间的磁路特性分析，以及电机工作状态下磁场分布的计算与模拟等；绕组分析则着重于电机线圈的设计与布局，以及电流密度、磁场强度等参数的分析与优化。
磁场分析与优化在电机设计中具有重要的意义。
通过对电机中磁场进行分析与优化，可以优化电机的结构和参数，提高电机的效率和性能。
同时，磁场分析与优化也为电机的故障检测与故障诊断提供了理论基础和技术手段。
二、磁场分析与优化方法与工具1. 方法磁场分析与优化的方法主要包括数值计算方法和试验方法两种。
数值计算方法是通过建立电机的数学模型和方程组，利用计算机进行模拟计算和仿真分析，得到电机磁场分布和参数分布等结果。
常用的数值计算方法包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。
这些方法具有计算精度高、适用范围广的特点，可以对各种电机结构和参数进行磁场分析与优化。
试验方法是通过设计和制造电机样机，通过实验测量和分析得到电机磁场分布和参数分布等结果。
试验方法具有直观、真实的特点，可以直接观察和测量电机的磁场情况。
但试验方法需要消耗较多的时间和成本，且难以对电机的内部磁场进行观测和分析。
2. 工具在磁场分析与优化中，有一些专门的软件工具可以帮助工程师进行电机磁场分析和优化。
这些工具通常具有友好的用户界面和功能强大的计算能力，可以快速、准确地对电机进行磁场仿真和分析。
常用的磁场分析与优化工具包括ANSYS Maxwell、Flux、Motor-CAD等。
丰田普锐斯混动车型的结构特点及工作原理
丰田普锐斯混动车型的结构特点及工作原理引言：在当今汽车市场中，混动车型已成为一种受到广泛关注的汽车动力技术，其兼顾了燃油动力与电动动力的优势，具有节能环保、减少排放等优点，在其中丰田普锐斯混动车型是混动车型中的佼佼者之一。
本文将就丰田普锐斯混动车型的结构特点及工作原理进行详细介绍。
一、结构特点：1.双引擎构架丰田普锐斯混动车型采用了双引擎构架，即包括了一个内燃引擎和一个电动引擎。
内燃引擎通常为汽油发动机，而电动引擎则是由电池供电的电动机。
两者共同协同工作，以实现不同速度下的动力输出，从而提高车辆的性能和燃油经济性。
2.电池组和电机丰田普锐斯混动车型使用了高性能的镍氢电池组和电动机。
电池组一般安装在车辆后部，用于储存来自内燃引擎和制动再生能量的电能，并通过电机将电能转化为动力。
这种配置使得车辆在低速行驶、起步和加速时更加顺畅。
3.智能能量管理系统车辆配备了智能能量管理系统，它能够根据车辆速度、功率需求和电池状态等信息，动态地调整内燃引擎和电动引擎的工作模式，从而最大程度地利用混合动力系统的优势，提高燃油经济性和动力输出的效率。
二、工作原理：1.起步和低速行驶当车辆起步或者低速行驶时，电动引擎会优先工作，从电池组中提取电能，驱动车辆前进。
这样不仅能够减少燃油消耗，还能减少排放，提高车辆的环保性能。
2.中速和高速行驶当车辆需要进行中速或者高速行驶时，内燃引擎会开始启动工作，以提供额外的动力输出。
同时电动引擎也会协同工作，以保证车辆的加速性能和燃油经济性。
这种双引擎的工作模式有效地平衡了车辆的性能和燃油消耗。
3.制动再生在制动时，电动引擎会自动切换为发电机状态，将制动能量转化为电能并存储到电池组中，起到了能量再生的作用。
这样不仅能够提高车辆的能量利用率，还能减少制动时的换挡和损耗，延长汽车零部件的使用寿命。
总结：丰田普锐斯混动车型以其独特的双引擎构架和智能能量管理系统，在性能、节能环保等方面展现出了优异的特点。
电动汽车用永磁同步电机永磁体最佳工作点分析
电动汽车用永磁同步电机永磁体最佳工作点分析孙玉玲;刘艳;林伟义【摘要】永磁同步电机应用在电动汽车及混合动力汽车上已经十分普及,不仅因为永磁同步电机具有尽可能宽广的弱磁调速范围,能够在电机最大功率不变的条件下提高电动汽车的起动加速能力及低速爬坡能力,而且永磁同步电机具有较高的功率密度比.应用在电动汽车上,更为有效地降低电动汽车的质量,从而提高电动车效率.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】5页(P12-16)【关键词】电动汽车;永磁同步电机;永磁材料;最佳工作点【作者】孙玉玲;刘艳;林伟义【作者单位】奇瑞新能源汽车技术有限公司,安徽,芜湖,241009;奇瑞新能源汽车技术有限公司,安徽,芜湖,241009;奇瑞新能源汽车技术有限公司,安徽,芜湖,241009【正文语种】中文【中图分类】U463.631本论文由两部分组成，第一部分提出一种永磁体工作点的计算，当永磁材料的退磁曲线有拐点时，进行去磁校核计算，即计算出电机运行时可能出现的最大去磁电流，用以求出此时的工作点，此点必须保证高于退磁曲线的拐点，避免产生不可逆退磁。
第二部分在第一部分永磁体工作点选择适当的基础上，设计了一款电机，两轮样机在经过台架验证后，电机的性能满足要求。
1 永磁体最佳工作点的计算1.1 稳定性设计为了保证电动汽车永磁电机的电气性能不发生变化，能长期可靠地运行，要求永磁材料的磁性能保持稳定。
通常用永磁材料的磁性能随环境、温度和时间的变化率来表示其稳定性，主要包括热稳定性、磁稳定性、化学稳定性和时间稳定性。
永磁材料的温度特性还可用居里温度和最高工作温度来表示，随着温度的升高，磁性能逐步降低，当升至某一温度时，磁化强度消失，该温度就称为永磁材料的居里温度，又称居里点。
钕铁硼永磁材料的不足之处就是居里温度较低，温度系数较高，剩磁密度Br的温度系数可达-0.13%K-1，内禀矫顽力HCI的温度系数达-（0.6～0.7）%K-1，因而高温下使用时磁损失较大。
Ansoft中文例-丰田普锐斯电机
基于MAXWELL 2D 的永磁电机研究： 以丰田公司2004年推出的普锐斯混合动力
车用内置永磁驱动电机为例进行阐述
Ansoft Maxwell Field Simulator
Topic – Motor Application Note
对研究对象电机的说明
1. 在坐标输入窗口 , 输入方体的位置 X: 0.0, Y: 0.0, Z: 0.0, 按 Enter 键输入
2. 在坐标输入窗口, 输入方体的相对尺寸 dX: 200.0, dY: 0.0, dZ: 0.0, 按 Enter 键输入
3. 左键单击 Enter两次 结束绘图
Ansoft Maxwell Field Simulator
Ansoft Maxwell Field Simulator
Topic – Motor Application Note
创建2D模型 (续)
右键单击在绘Leabharlann 窗口中刚刚创建的物体并重命名为 Rotor。
创建电机永磁体
修改UDP参数，生成永磁体。可通过计算UDPs 来生成不同的拓扑结构。 选中转子，并使用 Ctrl+C, Ctrl+V 等复制、粘贴命令，生成一个新的物体 Rotor1 。
Ansoft Maxwell Field Simulator
分析内容概述:
Topic – Motor Application Note
一般步骤 创建3D模型 改变3D模型的尺寸 指定电机所用材料的属性 指定主/从边界条件
稳态分析
瞬态分析
齿槽转矩求解
Ansoft Maxwell Field Simulator
混联式混合动力系统工作原理 丰田普锐斯THS
AC 500
最大输出功率kW (PS) / rpm
最大输出扭矩N·m (kgf·m) / rpm
最大扭矩时的电流值 Arms
最大转速 转/分
冷却系统
50 (68) / 1200 – 1540
400 (40.8) / 0 1200
230
6,700 rpm 水冷
THS系统组成
➢ 电机控制器：
变频作用
直流 交流 高电压
第一拍
可变电压系统
变频器
201V
ON
HV 蓄电池
电机如何驱动
➢ THS 高压DC/DC：MG1与MG2都为500Vac电压等级电机，而电池电压为201.6V， 首先采用升压斩波Boost电路进行电压提升,Vout=Vin/(1-n)
第二拍
可变电压系统
201-500Vdc
变频器
288V
HV蓄蓄电电池池
风向标 廖扬
一、THS系统组成
➢ 虚拟组成图：
MG1（主发电机 ） 发动机 行星齿轮机构
差速器
THS系统组成
HV 蓄电池
变频器
MG2（主动力电 机）
➢ 剖视图：
THS系统组成
THS系统组成
➢ 发动机：
项目
1NZ-FXE (’04 PRIUS)
气缸数和排列 气门机构
4缸,直列
16气门DOHC, 链传动机构(带VVT-i)
THS中各工况模式及传动过程
➢ THS工作模式：低中速行驶
THS中各工况模式及传动过程
➢ THS工作模式：中高速行驶
THS中各工况模式及传动过程
➢ THS工作模式：全速或需要大扭矩时
THS中各工况模式及传动过程
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3.3 加载电流激励源 计算模型不是整个电机，只有部分线 圈。电机是由三相对称电源供电，我们需要 输入流入流出每个线圈的电流，输入： 1500A 到PhaseA -750A 到PhaseB -750A 到 PhaseC 4．电磁场仿真分析 4.1 力矩 4.1.1 没有加激励时 在仿真计算时算的是 1 模型，而非整
1
Email:
949147417@
Abstract: The computer simulation technology became an important method in pedagogy
development. The finite element analysis software named Maxwell was applicable to the electromagnetism field analysis in electrical engineering. In this paper, mainly describes how to build 3D TOYOTA Prius permanent magnet synchronous motor model ,Motor parts and selection of materials to create, Add the excitation source, Solving rotor torque, Magnetic flux density distribution, Magnetic field lines of the drawing, Introduced the basics of using the software ansoftV12 .
H(A/m) 0 22.28 25.46 31.83 47.74 63.66 79.57 159.15 318.3 477.46 636.61 795.77 1591.5
B(Tesla) 0 0.05 0.1 0.15 0.36 0.54 0.65 0.99 1.2 1.28 1.33 1.36 1.44
[1] 刘国强，赵凌志，蒋继娅. Ansoft 工程电磁场 有 限 元 分 析 [M]. 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社 ， 2005.8 [2] 赵博，张洪亮，Ansoft 12 在工程电磁场中的
0.00
-50.00
-100.00
-150.00 0.00 2.00 4.00 Time [ms] 6.00 8.00 10.00
应用[M]. 中国水利水电出版社，2010.01 [3] 杨文焕，李正等. 电机与拖动基础[M].西安: 西安电子科学技术大学出版社,2008.
图8电机转矩曲线
8
个电机，所以求得的结果必须乘以8：
Ten T 8 0.00097261 8 0.00778088N m
4.1.2添加激励后
Ten T 8 5.5303 8 44.2424 N m
4.2 电感矩阵 PhaseA PhaseA PhaseC PhaseB 0.0011219 0.00010188 -0.0001334 PhaseC 0.00010188 0.00060163 0.0001057 PhaseB -0.0001334 0.0001057 0.0011的匝数
N 相关，且于Z 轴方向长度（depth）相关，
电感矩阵信息中所显示的为单匝， 单位长度 的电感值，因此实际电感需要按下式计算：
La L N 2 depth
4.3 电机磁通密度云图分布 4.3.1 未添加激励时电机的磁通密度
学生姓名，王永杰▕普锐斯永磁驱动电机 3D 电磁场分析 4.5 电机线圈磁链
电机电器的电磁场，研究生课程（论文类）试卷，2 011
/2 012
学年第 1 学期
The Electromagnet Field 3D Analysis for Prius Permanent Magnet Motor
student1 ,YongJie Wang2
School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, China
Moving1.Torque [NewtonMeter]
100.00
50.00
5.结语 通过对丰田 prius 混合动力车的驱动电 机的 ansoft3D 仿真，建立了永磁电动机的 3D 模型，对电机的材料进行了设置和分配， 并对电机的转矩、磁通密度、磁力线等问题 进行了仿真求解，达到了良好的效果。 参考文献
1 2
1
学生姓名，王永杰▕普锐斯永磁驱动电机 3D 电磁场分析
图1 电机几何模型
3.2 永磁体材料 B Br=1.19Tesla H Hc=-920KA/m
图 3 线性永磁材料退磁曲线
图2 电机几何模型图（续）
3．三相永磁同步电动机电机的材料及 激励源 对于永磁同步电动机静磁场分析， 需要 指定以下材料属性： 1 指定气隙Air-gap 材料属性——空气（亦 可采用默认材料属性真空）； 2 指定绕组coil 材料属性——铜； 3 定义定子铁心Stator 及转子轭yoke 材料 属性M19-29G，一种电机常用非线性铁磁材 料； 4 定义永磁体材料，命名为 P_Mag，指定给 永磁磁极。 3.1 M19-29G 硅钢片
图7 添加励磁后电机磁通密度云图分布 图 10 Rotor，Stator，PM1 和 PM2 的磁通密度
4.4 电机转矩曲线
Ansoft LLC
200.00
XY Plot 1
5_Partial_Motor_TR
Curve Info Moving1.Torque Setup1 : Transient
150.00
Ansoft LLC
4.00
XY Plot 2
5_Partial_Motor_TR
Curve Info FluxLinkage(PhaseA) Setup1 : Transient FluxLinkage(PhaseB) Setup1 : Transient
3.00
2.00
FluxLinkage(PhaseC) Setup1 : Transient
Keyword:
Maxwell,
Electromagnetism,
Electrical machine,
the finite element analysis
普锐斯永磁驱动电机 3D 电磁场分析
学生姓名 ，王永杰 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海市, 200093 1 Email: 949141417@ 摘 要 计算机仿真技术成为高等教育教学发展的一个重要技术手段，有限元分析软件 Maxwell 适用于电机的电磁场仿真分析。本文通过对丰田 prius 永磁电机模型的 3D 建立、 电机各个部分材料的创建及选择、激励源的添加、电机转子转矩的求解、磁通密度的分布、 磁力线的绘制的问题的分析，介绍了 ansoftV12 软件的基本使用方法。 。 关键词 Maxwell, 电磁场仿真, 电机, 有限元分析 1．引言 近年来， 计算机仿真技术成为高等教育教学 发展的一个重要技术手段， 本文利用有限元 软件ansoft，对丰田prius混合动力车的驱 动电机进行了建模仿真。 2．普锐斯电动机电机几何模型 普锐斯混合动力车用驱动电机为8极内 置式转子磁路结构，定子为48槽，绕组为三 相单层结构
1.00
Y1 [Wb]
0.00
-1.00
-2.00
-3.00
-4.00 0.00 2.00 4.00 Time [ms] 6.00 8.00 10.00
图6 未加励磁时电机磁通密度云图分布
图 9 电机线圈磁链
4.3.2 添加激励后电机的磁通密度
4.6 Rotor，Stator， ，PM1 和 PM2 的磁通密 度
H(A/m) 3183 4774.6 6366.1 7957.7 15915 31830 111407 190984 350138 509252 560177.2 1527756
B(Tesla) 1.52 1.58 1.63 1.67 1.8 1.9 2 2.1 2.3 2.5 2.563994 494 3.779889 874