普锐斯电机磁场分析
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表 1 M19-29G 硅钢片 B-H 数据表
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
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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
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
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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
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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
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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