电机快速设计和方案优选 ANSYS_RMxprt
基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计
在电 机 设 计 的 初 期，电 机 的几 何尺寸、绕 组
匝数和永磁体宽度等参数是无法准确给出的，需
由于 永磁同步电动 机以永磁体 替 代 励 磁 绕 组 励 磁，使电 动 机 结 构 较 为 简单，降低了加 工 和 装 配 费 用，且省去了集电 环 和电 刷，提高了电 动
要经过反复计算、多方案对比后才能将其主要尺 寸定下，这 就 需要电 机计 算中对应于电 机 的参 数 分析和优化计算。
2 基于电磁场Maxwell优化计算
后平均气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积数值如
表2。
将选中的电机方案，利用A N S YS软件一键
表2 优化前后的性能参数对比
导入功能，导入到电磁MAXWELL进行分析，图2
优化前
优化后
为该方案的二维模型。分析后的结果，其气隙磁 密波形、齿槽转矩波形，如图3和图4。
经过M A X W E L L后处理计算，永磁体面积
根据设置，计算机将自动对200个电机方案进行 距和永磁体厚度作为优化变量，初始值变化范
计算，从中选择性能较好的方案。
围：
通过观察计算结果，选择每槽导体数为16，
0.6≤Pole Embrace≤0.9
铁心 长 度 为 8 6 的 计 算 方 案 为 最 佳 方 案 。在该 方
6.5≤Magnet Thickness≤9.5
不足等，使得优化设计较为困难[2][3]。
scheme was input into: electromagnetic field finite element
本文利用A NSYS软件基于磁路法模块R M-
analysis software, MAXWELL, to be further optimized by genetic algorithm. The permanent magnet synchronous motor pole arc coefficient, pole arc eccentricity and permanent magnet thickness were taken as the optimized variation while air-gap flux density, cogging torque and permanent magnet area were taken as the optimized target in this ge-
基于Ansoft RMxprt的三相异步电机设计分析
STATOR DATA
Length of Stator Core (mm): 155 Stacking Factor of Stator Core: 0.98 Type of Steel: 50DW470 Number of lamination sectors 0 Press board thickness (mm): 0 Magnetic press board No Number of Parallel Branches: 1 Type of Coils: 11 Coil Pitch: 5 Number of Conductors per Slot: Number of Wires per Conductor: Wire Diameter (mm): 1.291 Wire Wrap Thickness (mm): 0.04
定子绕组
定子绕组端部数据和绝缘数据
定子绕组类型
转子数据
转 子 槽 类 型
转子槽形数据
转子铸铝绕组
轴材料设定(磁性、非磁性)
仿真设置
求解异步电机
结果查看
设计单
Three-Phase Induction Motor Design File: Setup1.res
GENERAL DATA
RATED-LOAD OPERATION
Copper Loss of Stator Winding (W): Copper Loss of Rotor Winding (W): Iron-Core Loss (W): 200.675 Frictional and Windage Loss (W): Stray Loss (W): 110 Total Loss (W): 1001.82 Input Power (kW): 12.1174 Output Power (kW): 11.1156
基于旋转电机专家模块RMxprt的电机学课程教学探讨
基于旋转电机专家模块RMxprt的电机学课程教学探讨夏永洪;陈瑛;肖倩华;杨莉【摘要】为了更好地讲授电机学课程，利用计算机辅助软件是教师进行教学的一种常用而又行之有效的教学手段。
针对Ansoft软件的旋转电机专家模块RMxprt 在电机学课程中的辅助教学进行探讨，阐述了RMxprt模块的建模方法，以同步电机为例，直观地展示了电机结构、绕组排列、气隙磁密、磁场分布、电动势波形以及绕组电流波形，为学生更好地学习和掌握同步电机起到了良好的辅助教学作用。
%In order to teach the course of electric machinery better, using the computer aided software is a kind of common and effective teaching methods. The rotating machine experts RMxprt of Ansoft software is applied for the aided teaching of the electric machinery course, and the modeling method is described. For the synchronous machine, the machine structure, winding layout, air gap lfux density, magnetic ifeld distribution, EMF waveform and armature winding current waveform are displayed clearly, which play a good auxiliary teaching role to learn and master the synchronous machine better for the students.【期刊名称】《中国现代教育装备》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】3页(P45-47)【关键词】电机学;RMxprt;教学探讨【作者】夏永洪;陈瑛;肖倩华;杨莉【作者单位】南昌大学信息工程学院江西南昌 330031;南昌大学信息工程学院江西南昌 330031;南昌大学信息工程学院江西南昌 330031;南昌大学信息工程学院江西南昌 330031【正文语种】中文电机学课程是电气工程及其自动化专业的一门重要课程，同时也是大多数学生认为难度较大的一门课程。
基于RMxprt的异步电机分析与设计初稿
基于RMxprt的异步电机分析与设计摘要：异步电动机因其结构简单、运行可靠、维修方便、价格便宜等优点而广泛应用于各行各业。
但是异步电机在运行时，必须从电网吸收无功功率，会使电网的功率因数变差，对低转速的电机尤为显著。
因此对异步电动机实施有效的控制，保证电机的节能运行，避免电机对电网造成冲击，使之安全经济运行具有十分重要的意义。
本文首先对异步电动机的各种损耗进行分析，并研究降低损耗的方法。
通过RMxprt14完成了异步电动机节能运行控制系统的仿真研究。
仿真结果验证了结论的正确性和有效性。
关键词：异步电机，节能控制，RMxprt14目录1 绪论1.1 背景1.1.1 异步电动机节能控制的意义我国是一个发展中的大国，人口占世界的20.43%，而能源却相对匮乏，人均能源占有不到道世界平均水平的一半。
近几年来，我国已成为能源消耗大国。
能源日趋紧张，已经严重制约我国经济发展。
在资源不足的情况下，我国还存在能源利用低下和无节制的资源浪费现象。
我国目前能源利用率比国际先进水平低10个百分点，能源密集产品单位耗能平均比国际先进水平高45%，由此引起的环境污染和资源可接问题已日趋严重。
电能作为工业生产中最主要能源，同时异步电机作为一种重要的动力设备，其用电量是非常大的。
这些异步电动机一般都是按照设计的负载进行选择的，但在实际使用中，大都经常处在轻载，甚至在空载下运行。
因此，“大马拉小车”的现象几乎是很普通的，如生产常用的胶带输送机、绞车、机床等设备在大部分运行时间中，电动机的负荷变动都较大，其平均输出功率与最高输出功率之比一般为0.3～0.4，有的还更低。
电动机的负载率低，效率不高，电能的浪费现象十分严重。
1997年国家统计局统计数字表明，每年我国各种电机设备消耗全国年发电量的60％，其中90kW以内的中小功率异步电动机耗能占总电机耗能的70%，差不多消耗了4200亿度电。
折合成人民币经济损失达到210亿元。
如果这些异步电动机能够节电10%，就可节约21亿元人民币。
Ansys（Ansoft）MaxwellRMxprt电机仿真入门详细教程
Ansys（Ansoft）MaxwellRMxprt电机仿真入门详细教程最近课题需要使用ANSYS对三相交流感应电机进行一些仿真，关于ANSYS分析的资料网上很多，但感觉对于新手来说最麻烦和最艰难的还是刚开始那个阶段。
之前在网上搜索了一下感觉也没有非常傻瓜的入门教程，后来在外网上找到一个不错的教程（电机建模，电机分析），在这里以文字的方式进行分析总结一下。
在教程中使用的ANSYS版本是18.2，因为需要进行电磁仿真，所以还需要另外安装相应版本的Ansys Electronics Suite。
才能使用教程中的Maxwell和RMxprt模块。
接下来对整个步骤做一下详细的说明。
整个分析过程主要包括两部分：（1）在RMxprt快速建立三相交流电机的仿真模型（2）对模型进行分析（1）建立电机模型Step1：打开ANSYS workbench，并从软件左边拖拽一个RMxprt分析模块到右侧活动窗口，随后双击Setup进入ANSYS电气分析模块。
Step2：在软件左侧项目管理的窗格内，右键点击RMXprtDesign1并在弹出的对话框中选择感应电机。
Step3：随后单机页面上的添加求解步骤按钮，按下图所示设置电机的相关额定参数。
Step4：双击左侧项目栏中的Machine分支，如退所示设置电机的一些基本信息Step5：双击左侧任务栏里的Stator分支，俺如果所示设置定子参数，随后双击Stator目录下的Slot项目，在弹出的菜单栏中取消勾选Autodesign，随后再次双击SLot分支，如图所示设置定子相关参数。
Step6：双击左侧项目栏中Stator分支下的Winding，如下图所示对电机定子绕组进行参数设置Step7：接下来同理先双击Rotor进行转子参数设置，双击Rotor Slot进行转子槽设计，双击Winding进行转子绕组设计Step8：双击左侧任务栏中的Shaft，对电机轴的参数进行设定Step9：完成以上电机参数设置后可以选择页面上的Validate按钮进行参数检查，没有问题的话可以保存，随后点击选项栏里的Analyze All 和 Solution Data，可以查看点击查看所构造点击的一些基本参数。
RMxprt软件在电机设计中的应用资料
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
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
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
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。
RMxprt14
邮编：100190
电话：(021) 63351885
传真：(021) 63350008
电话：(028) 86200675
传真：(028) 86200677
电话：(0755) 33043133/35 传真：(0755) 33043322 市场活动：china-mkt-all@
ANSYS, ANSYS Workbench, Ansoft, AUTODYN, CFX, FLUENT 和任何与 ANSYS 公司的品牌、产品、服务和特征有关的名称、徽标和口号是 ANSYS 公司或其在美国或其他国家的子公司的注册商标或 使用商标。ANSYS 公司拥有 ICEM CFD 商标使用许可。所有其它品牌、产品、服务和功能名称或商标属于其各自的所有者。
RMxprtTM 槽型编辑器，用户可以自定义各种槽型
导线库 RMxprtTM 包含了大量常用 ANSI 和 IEC 标准导线材料库，
同时用户可以很方便地自定义材料库。
高保真系统模型 RMxprtTM 能建立考虑电机物理尺寸、绕组特性和非线性材
料特性的高保真非线性等效电路模型。用户可利用 RMxprtTM 自 动生成的等效电路模型，在 Simplorer® 机电系统设计平台上， 分析电机的各种控制算法和电路拓朴结构、负载效应、瞬态电气 特性等，以及电机与传动系统和其它多物理域元件的相互影响等。
• 自动设计 • 槽形尺寸 • 线圈匝数和线规 • 起动电容 • 绕组排列
• 性能曲线 • 转矩 • 功率 • 效率
• 输出波形 • 电流 • 齿槽转矩 • 气隙磁通
• 图形化自定义绕组编辑器 • 横截面编辑器 • 个性化的设计表单 • 成本核算 • 无缝集成的参数化和优化设计 • 自动输出非线性等效电路模型到 Simplorer® • 自动输出 Simplorer® 控制电路
rmxprt与maxwell2d电机铁芯长度的转换关系
rmxprt与maxwell2d电机铁芯长度的
转换关系
RMxprt（Rotor Model eXpert）和Maxwell 2D都是ANSYS公司的电机设计与仿真软件。
在电机设计中，铁芯长度通常是电机的一个重要参数之一。
由于RMxprt和Maxwell 2D是不同的工具，它们的数据格式和模型表示方式可能有所不同。
在一般情况下，这两个软件的转换关系并不是直接的线性关系，因为它们是用于不同目的的工具。
如果你想在两者之间进行数据转换，通常需要详细了解每个软件的模型和数据表达方式。
你可能需要参考各软件的文档或者联系ANSYS的技术支持来获取具体的转换方法和公式。
请注意，这样的转换可能是复杂的，因为这涉及到不同工具中模型的物理表示和求解方法的差异。
最好的方法是直接咨询ANSYS的技术支持或参考相关的文档和手册。
1/ 1。
基于AnsoftRMxprt的三相异步电机设计分析分解
RMxprt概述
随着电机应用领域的不断拓展，工程设计人 员在产品小型化、高效率以及高性能方面 面临越来越多的挑战。RMxprtTM帮助电机 制造者，在设计过程的初始阶段制定成百 上千种方案，同时对其性能进行评估，从 中优选出最佳、合理的设计方案。
RMxprt概述
具有Windows风格的桌面环境，采用专业的、模 版化电机设计界面，RMxprtTM运用经典电机 分析理论快速、准确地求解电机的转矩－转速 特性、损耗、气隙磁通、以及效率等重要特性 曲线及参数。集成的参数化分析和优化设计功 能使它成为快捷、高效的电机设计专用工具。
RMxprt概述
RMxprtTM与Ansoft的Maxwell集成在同一设 计环境中，设计者可单独使用RMxprtTM， 也可将其优选出的设计方案自动生成二维/ 三维有限元分析模型，用Maxwell对电机进 行更精确的电磁场分析设计, 实现电机解析有限元自动设计流程。
特点
-Windows风格介面，模版化参数输入: 工作条件,几何尺 寸, 材料特性等 -基于经典的电机分析理论和等效磁路法的快速解析分析 -提供美国、中国材料库和公制、英制单位 -自动排列多种绕组型式或用户自定义任意绕组连接方式 -无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电动机的驱动线路 类型、控制方式及开关管参数可设定 -直流电机详细的换向器和电刷参数可设定 -输入数据自动验证功能
STATOR DATA
Length of Stator Core (mm):
155
Stacking Factor of Stator Core: 0.98
Type of Steel:
50DW470
Number of lamination sectors 0
Press board thickness (mm):
电机快速设计和方案优选ansys rmprt—open
ANSYS机电产品之电机设计专家工具----RMxprtANSYS China庄百兴baixing.zhuang@ANSYS虚拟的“V”模型设计理念RMxprt V15RMxprt特点✓操作简洁✓计算速度快✓可参数化和优化分析✓可分析19种电机✓一键创建Maxwell2D/3D有限元模型✓一键创建Simplorer控制模型RMxprt 电机设计专家19种电机类型☐轴向磁场电机☐调速运行永磁同步电机☐发电机、电动机☐永磁无刷直流电机☐爪极发电机☐电励磁直流电机☐发电机、电动机☐通用旋转电机（双馈发电机）☐电动机、风力发电机☐自起动三相永磁同步电机☐永磁直流电机☐单相感应电机☐开关磁阻电机☐三相感应电机☐三相隐极同步电机☐发电机、电动机☐三相凸极同步电机☐发电机、电动机☐通用/串激电机电机类型：如轴向磁场电机•永磁转子或者交流绕线转子•定子单边或者双边结构Machine Setup–Source type: DC –Structure: Inner Rotor –Stator type: SLOT_AC (with position control)–Rotor type: PM_INTERIOR电机类型：如IPM BLDC 电机Machine Setup–Source type: AC/DC –Structure: Inner Rotor –Stator type: SLOT_AC (without position control)–Rotor type: PM_INTERIOR电机类型：如IPM ASSM 电机/发电机Source Type ACDCStructure Inner RotorOuter RotorAxial-Flux RotorStator Type SLOT_ACSLOT_AC1; SALNT_POLE;SALNT_SHAD; SALNT_DCM;NONS_SLOT; PM_SURFACE;PM_INTERIOR; PM_CLAW;AXIAL_AC; AXIAL_PMRotor Type SLOT_ACSLOT_DC; SLOT_CAGE;SALNT_POLE; NONS_SLOT;NONS_RELU; PM_SURFACE;PM_INTERIOR; PM_CLAW;AXIAL_AC; AXIAL_PM;AXIAL_DC; AXIAL_CAGE电机类型：如通用旋转电机GRMStator / RotorTypes SourceTypePositionSensorMachineTypeOperationTypeSolutionSLOT_AC /SLOT_ACAC Yes DFIG Generator FullSLOT_AC / PM_INTERIORDC Yes BLDC Motor Partial(Full in V16) AC / DC No ASSM Motor Partial(Full in V16) AC No ASSM Generator PartialAXIAL_AC / AXIAL_PMDC Yes BLDC Motor Full AC / DC No ASSM Motor Full AC No ASSM Generator Partial电机类型：如通用旋转电机GRM及研发当今产品研发差异化日益趋于异同；针对用户需求开发功能您的电机类型不在上述之列Double-Fed Induction Generators (DFIG):•Variable frequency excitations•Maximum power point tracking (MPPT)Universal Operating Modes:•Motors•Generators (wind-power generators)Machine Type:Wound RotorInduction Machine针对用户需求开发功能如：绕线转子感应电机（双馈风力发电机）针对用户需求开发的功能绕线转子感应电机（双馈风力发电机）快速设计和方案优选•操作简单•计算速度快•可参数化和优化分析输入求解数据输入转子输入定子数据输入槽型输入绕组快速设计和自动设计每槽线匝数和线径自动设计槽型尺寸部分自动设计Cogging Torque Efficiency CurrentPowerEMF快速输出结果报告和方案优选0.005000.0010000.0015000.00RSpeed [rpm] 0.0010000.0020000.0030000.0040000.0050000.0060000.0070000.0080000.0090000.00O u t p u t T o r q u e [F o o t P o u n d s ]Ansoft Corporation3_FreqSweep XY Plot 1Curve InfoOutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='1'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='1.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='2'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='2.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='3'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='3.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='4'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='4.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='5.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='6'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='6.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceRMxprt自带OPT优化模块RMxprt输出报告到自定义的Excel表格Outer-Rotorand Inner-RotorStructure支持内转子或外转子结构支持转子或者定子斜槽结构支持多种运行模式如：单相电机有四种运行模式：电容运转模式、电容起动模式、电容运转电容起动、电阻起动模式Various Core Types支持多种永磁电机转子结构SlotTypes支持多种槽型：6种基本槽型RadiusStart WidthStart WidthEnd WidthHeightStart WidthEnd Width八种基本槽型元素的任意组合槽型编辑器RadiusStart WidthRadiusStart Width对称或者非对称槽型扩展现有六种基本槽型槽型编辑器：允许对6种基本槽型修改支持自动绕组排列支持自定义绕组编辑Wire Library for BothANSI and IECIEC R20/R40方线IECR20/R40 Grade 1/2/3 Film 圆线ANSI Single/ Heavy/ Triple/ Quad Film 圆线ANSI 方线支持用户自定义非线性材料库支持用户自定义永磁材料并共享材料库LT feijing.ssf共享材料库灵活的User Defined Data （UDD ）UDD应用：感应电机带套筒实心转子❑Description–Parameters for solid rotor induction motor–Partial solutions for Maxwell 2D/3D designs–SolidCore = 1 for solid rotor; = 0 for originaldefined rotor–SleeveThick: thickness of the copper sleeve (mm)❑Format and Default Value–SolidCore0–SleeveThick0❑Machine Types Supported–Generic Rotating Machine: IPM CoreRMxprt特色核心技术：一键有限元根据模型的周期性，自动生成计算周期最小的参数化几何模型自动赋材料属性，设置永磁体的充磁方向，考虑通风沟、叠压系数的影响自动设置运动边界条件自动设置主从边界条件自动设置绕组，激励，外电路自动剖分设置自动求解和输出设置RMxprt特色核心技术：一键有限元完全的材料属性设置(包括充磁方向和硅钢片的叠压方向)自动创建几何模型自动选择端部连接形式选择计算周期最小的主从边界调节以及轴向对称边界调节完全的激励设置（包括外电路设置）完全的Maxwell3D 有限元模型建立RMxprt特色核心技术：一键有限元一键有限元：支持自定义槽型模型For All Machine Types:•Magnetic circuit solution for teeth•Slot leakage inductance computationSupport EditedSlot Type inRMxprt Solvers求解算法支持自定义槽型Maxwell Design Creation:•2D geometry creation by scripts•3D geometry creation by scriptsRMxprt特色核心技术：一键有限元0.001.002.003.004.005.006.007.008.00Tim e [s ]-3.00-2.00-1.000.001.002.003.00Y 1 [N e w t o n M e t e r ]C o g g in g T o rq u e0.14022.22710.43540.5877M X 2: 5.4031M X 1: 0.63790.005.0010.0015.0020.0025.00Y 1 [N e w t o n M e t e r ]Ansoft LLC Maxwell2D_vload_lXY Plot 3Curve Info Moving1.Torque Setup1 : Transient-Moving1.LoadTorque Setup1 : Transient一键求解电磁场有限元‐‐‐‐一键有限元优势!AB CN ROT1ROT2ASSM+speedAI AAI BAI C+VPWM _A PWM _BPWM _CE1E2SPICE_D1SPICE_D2SPICE_D3SPICE_D4SPICE_D5SPICE_D6SPICE_D7SPICE_D8SPICE_D9SPICE_D10SPICE_D11SPICE_D12S1S2S3S4S5S6自动创建Simplorer电路模型Simplorer + RMxprt© 2012 ANSYS, Inc.October 8, 201241Maxwell 2-D/3-D Electromagnetic ComponentsSimplorer System DesignPP := 6PMSYNC IA IBIC Torque RMxprt Motor Design RMxprt 系统Model order ReductionCo-simulation谢谢© 2012 ANSYS, Inc.October 8, 201242。
无刷电机RM简捷计算步骤
永磁无刷电机RMxprt 简捷设计步骤一. 电机性能输入：并用恒转矩设置计算，设置槽满率二．优化冲片和磁钢：调整冲片的齿磁密和轭磁密和其他尺寸三．电机性能初算：调整电机长度，确定合理体积尺寸（额定点到最大效率点或其他点） 四．改变匝数和线径，调整电机转速和电流密度到设计目标值，但引起槽满率超差 五．保持线径，减少槽内导体根数，改变定子长度使电机槽满率达到要求 六．改变长度，作一次转速微调原电机 750W, 280V DC ，2000r/min, 12-8j目标电机 1500W ，280V DC ，2000r/min ，12-8j 原冲片内外径不变，要求槽满率65% 电流密度5A/mm 2,原电机技术参数见介绍一．电机性能输入，并用恒转矩设置计算 1． 电机输入设计要素，并计算：**************************************************************** 二．优化冲片：调整齿磁密和轭磁密（冲片其他设置略） 2． 计算齿磁密：原5.5=t b , 026.2=Z B 3． 调整齿磁密到1.8T ：原5.5=t b , 026.2=Z B19.65.58.1026.22=⨯=t b ，计算：T B Z 88.1= 47.619.68.188.13=⨯=t b ，计算：T B Z 83.1=58.647.68.183.14=⨯=t b ，计算：T B Z 78359.1= 4． 轭宽调整到1.54T : 原T B j 21348.1=(轭宽与槽高不成正比) 调整槽高，5.102=S H ，使T B j 54692.1= 5． 调整槽形、槽口尺寸和磁钢形状和牌号：NO-LOAD MAGNETIC DATAStator-Teeth Flux Density (Tesla): 1.78359 Stator-Yoke Flux Density (Tesla):1.54692***************************************************************三．恒转矩性电机能初算(经过计算可以看出额定点在机械特性曲线的位置，判断电机体积合理与否)6． 设置线圈0=N ，0=d ，设置槽满率=0.70，（槽满率设置后，RMxprt 自动计算导体根数时会确保设定的槽满率之内） 恒转矩进行计算：（设置恒转矩后，RMxprt 计算后会确保该转矩的电机性能）********************************************************************** 四．调整电机长度到最大效率点查看该电机的机械特性曲线，取额定转矩点，看效率点在最大效率点左边还是右边，如果要求电机额定点在最大效率点附近，则左边要比例按增加长度，右边要按比例减少长度。
基于RMxprt 的无刷直流电机(BLDC)设计
2hc 50% Bt 75% J Bt A
由(*14)可得
(*14)
hc
A 14.96 A / mm 4.3mm 75% J 0.75 4.68 A / mm 2
(*15)
这个参数决定了电枢平均半径与定子内径之间的差别。也决定的定子槽深 Hs2 的大体范围。
图 8 相电流与电源输出电流的示意图
图 9 相电流的简化波形图
图 9 中，根据微积分计算有效值，可以得到相电流有效值为
I
Im 2.45 A 6
(ห้องสมุดไป่ตู้9)
2）主要尺寸的计算（电枢体积） 附录二中，陈世坤《电机设计》的 P10 (2-7)给出了电机设计的主要尺寸的关系：
D 2lef n P'
6.1 K Nm K dp AB
四、基本参数的计算
1）相电流平均值和有效值的确定 输入功率 P’=550/0.8=647W，减去管压降的直流相电压为 220V-2*2V=216V。因此，并联支路数为 1 时，电机的输入电流的平均值为：
I av 647 / 216 3.00 A
(*8)
根据《永磁无刷直流电机技术》P249 页的描述，可以认为该电机的电流波形为图 8 所示的三角波形。 每个三角形的上升部分为 1/4 电周期。图 8 可以简化成图 9 所示的三角波相电流，其中 Im=2*Iav=6A。
1.4
1.2
包括电枢端部的轴向总长度 (m)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
直径 D的取值 (m)
图 11 电枢轴向总长度关于电枢直径 D 的变化关系曲线 b) 用铜量（相绕组铜线长度） 从图 5 可以看出，在电枢绕组导体占空比 50%的情况下， 30 deg ，因此单侧端部的铜线在一个极 距内的实际走线长度为：
Rmxprt永磁无刷电动机
Getting Started with RMxprtfor Brushless Permanent-Magnet Motors (BLDC)Step 1：點選Maxwell 11圖示，進入Maxwell – Project1視窗畫面。
圖1：Maxwell 11圖示圖2：Maxwell – Project1視窗畫面Step 2：選取Project內之Insert RMxprt Design，建立RMxprt的設計專案，於Select Machine Type內選擇欲設計之馬達種類Brushless Permanent-Magnet Motors。
圖3：建立RMxprt的Project圖4：選取欲設計之馬達種類圖5：設定完成後之Project視窗畫面Step 3：進入專案管理視窗區內，將RmxprtDesign1展開，點選Machine後，於屬性視窗區內設定Machine參數。
圖6：專案管理視窗區 Project Manager圖7：Machine屬性視窗區 PropertiesNumber of Poles：馬達極數。
Rotor Position：分為內轉(Inner Rotor)與外轉(Outer Rotor)兩種型式。
Frictional Loss：摩擦損。
Wind Loss：風損。
Reference Speed：查詢轉速設定，會分析在此轉速下之馬達性能資料。
Control Type：控制方式，點選後有DC及CCC兩種控制方式可供選擇。
DC：直流電源輸入，電流大小不受控制，在低轉速時會產生大電流。
CCC：Chopped Current Control (電流截波控制)，利用電子開關以限制輸入電流之大小。
圖8：CCC典型電流波形Circuit Type：馬達內部接線法，有Y3、L3、S3、C2、L4及S4六種可供選擇。
圖9：Circuit Type示意圖Step 4：於專案管理視窗區內，將Machine展開，點選Circuit，進入屬性視窗區內設定Circuit參數。
14 Maxwell_RMxprt无刷永磁直流电动机
14 无刷永磁直流电动机在用户已经掌握RMxprt 基本使用的前提下，我们将一些过程简化，以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt 的详细介绍请参考第一部分的章节。
14.1 基本原理无刷直流电机的转子上安装永久磁钢，定子上嵌有多相电枢绕组，其极数与转子相同。
定子多相电枢绕组通 过开关电路连接到直流电源上，在气隙中产生旋转磁场。
开关电路的导通顺序与转子磁场位置有关，尽可能使定 子磁场与转子磁场正交，其作用与传统直流电机的换向器相同。
因此，电枢绕组的电流根据转子磁场的位置进行 换向。
转子磁场的位置信号由位置传感器提供。
对于无位置传感器系统，转子磁场位置可从电枢绕组的感应电势 中获得。
无刷直流电机的性能分析以时域数学模型为基础，其电压派克方程为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡++-+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡0q d 01q 1e d e q d 10q d 0q d i i i L R 000L R L 0L L R e e e v v v p p p ωω式中，R 1为电枢绕组电阻，L d 、L q 、L 0分别为d 轴同步电感、q 轴同步电感、0轴电感，ωe 是以电弧度表示的转速，p 表示 d/dt 。
端电压、感应电势、电枢绕组电流的坐标变换方程如下：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡0q d b a b a T 0q d b a T 0q d i i i i i e e e e e v v v v v C C C :,:,: 2相、3相、4相系统的变换矩阵分别为C 2、C 2 、C 2，如图所示：⎥⎦⎤⎢⎣⎡=002θθθθcos sin sin cos C ⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=21222121323)sin()cos()sin()cos(sin cos αθαθαθαθθθC ⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡----=00004θθθθθθθθcos sin sin cos cos sin sin cos C 式中πα32=输入电功率可从电压和电流得到：⎰++=T00q q d d 1t i v i v i v T 1P 0d )( 输出机械功率为：)(t Fe Cua fw 12P P P P P P +++-=式中P fw 、P Cua 、P t 、P Fe 分别为风摩损耗、电枢铜损、开关损耗、铁心损耗。
基于 Ansoft Rmxprt 的面贴式永磁同步电动机设计
基于 Ansoft Rmxprt 的面贴式永磁同步电动机设计刘俊【摘要】Absrta ct:Permanent magnet is a core component of transfer energy in permanent magnet synchronous motor . The structure and size of the permanent magnet are designed and the equivalent magnetic circuit is given in this paper.The rated load transient simulation has been done by ansoft Maxwell and the steady -state opera-tion efficiency has reached 95%.The SPMSM performance curve shows that the motor has fast response fea-ture and it can meet the static and dynamic performance demands .%永磁体是永磁同步电动机能量传递的核心部件。
从理论上设计了永磁体的结构尺寸，给出了等效磁路。
通过Ansoft进行额定负载瞬态仿真，电机稳态运行效率达到95％。
SPMSM 性能曲线表明电机具有快速响应特性，电机能满足动、静态性能要求。
【期刊名称】《湖北理工学院学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P10-12,45)【关键词】永磁同步电动机;Rmxprt模块;Ansoft仿真;SPMSM性能曲线【作者】刘俊【作者单位】湖北理工学院电气与电子信息工程学院，湖北黄石435003【正文语种】中文【中图分类】TM351Key words：surface-mounted permanent magnet synchronousmachines(SM-PMSMS);rmxprt module;ansoft simulation;SPMSM performance curve永磁同步电动机的定子和三相异步电动机的定子基本相似，有时可以借用异步电机的结构。
「干货」ANSYS新能源电机设计解决方案需要学习仿真知识的看过来
「干货」ANSYS新能源电机设计解决方案需要学习仿真知识的看过来来源：网络随着汽车制造商争先以下一代汽车占领市场，本已经残酷的市场竞争变得更加激烈。
而提高燃油效率、减少环境污染是政府、行业市场和消费者共同的要求，另外小型、轻便、高燃油经济性也越来越受到消费者的青睐。
新能源汽车顺应了市场的需求，进入了快速发展的阶段，但驱动电机、动力电池系统、IGBT及控制器等电驱动关键零部件及其系统一直是众多企业的重点和难点，如何在机遇与困难面前抢占先机，ANSYS已经准备了专业化的工具，帮助您在未来汽车制造中获得竞争优势。
HEV/EV动力总成系统如下图1所示，其所对应的关键技术如图2所示，针对这些成千上万个零件的系统性能优化，ANSYS提供了全面地多物理场技术（图3、图4）助力新产品的研发设计，缩短产品研发周期，提高产品性能，提升企业的市场竞争力。
图1图2图3图4新能源电机设计是一个复杂的多物理场问题，它涉及到电磁、结构、流体、温度和控制等多个领域。
随着新材料、新工艺以及各种电机新技术的发展，电机设计的要求越来越苛刻，精度要求也越来越高，传统的设计方法和手段已经不能满足现代电机设计的要求，必须借助于现代仿真技术才能解决各种设计难题。
针对电机永磁化、高速化、无刷化、数字化、集成化、智能化、高效节能化的发展趋势和相关技术挑战，ANSYS能提供集成化设计解决方案和流程，高效实现电机从磁路法到有限元、从部件到系统、从电磁到多物理场耦合的多领域、多层次、集成化电机及驱动/控制系统设计。
ANSYS集成化电机设计流程主要包括（图4）：1. 电机快速设计和方案优选：采用电机磁路法设计工具RMxprt（图5），快速实现电机的初始方案评估和优化设计，缩小电机的设计空间，并一键输出电机二维或三维有限元模型以及电机的系统仿真模型备用；图52. 电机电磁场有限元精确优化设计：采用Maxwell（图6）二维或三维电磁场有限元仿真，并结合内置外电路或Simplorer控制电路，对电机有限元模型进行仿真设计和细节优化，并输出等效电路模型备用；图63. 电驱动系统集成化设计：采用Simplorer进行电机及控制系统仿真，结合SCADE嵌入式控制代码自动生成技术；结合Maxwell场路耦合、瞬态协同仿真技术；结合Q3D线缆、母排、IGBT寄生参数提取技术；对整个电驱动系统进行高精度仿真和性能优化（如下图7所示）；图74. 电机电磁、热耦合分析：采用Maxwell输出电机的几何模型和分布式损耗到Mechanical或FLUENT等工具中，进行电机温度场仿真，实现电磁、热单/双向耦合分析，预测电机在各种工况下的温升并优化散热系统设计（如下图8所示）；图85. 电机电磁、振动、噪声耦合分析：采用Maxwell输出电机的几何模型到Mechanical，利用Workbench和ANSYS电机电磁、振动、噪声自动化耦合仿真流程，便捷地分析电机在各种工况下的结构应力、形变以及振动噪音（如下图9所示）。
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ANSYS机电产品之电机设计专家工具----RMxprtANSYS China庄百兴baixing.zhuang@ANSYS虚拟的“V”模型设计理念RMxprt V15RMxprt特点✓操作简洁✓计算速度快✓可参数化和优化分析✓可分析19种电机✓一键创建Maxwell2D/3D有限元模型✓一键创建Simplorer控制模型RMxprt 电机设计专家19种电机类型☐轴向磁场电机☐调速运行永磁同步电机☐发电机、电动机☐永磁无刷直流电机☐爪极发电机☐电励磁直流电机☐发电机、电动机☐通用旋转电机（双馈发电机）☐电动机、风力发电机☐自起动三相永磁同步电机☐永磁直流电机☐单相感应电机☐开关磁阻电机☐三相感应电机☐三相隐极同步电机☐发电机、电动机☐三相凸极同步电机☐发电机、电动机☐通用/串激电机电机类型：如轴向磁场电机•永磁转子或者交流绕线转子•定子单边或者双边结构Machine Setup–Source type: DC –Structure: Inner Rotor –Stator type: SLOT_AC (with position control)–Rotor type: PM_INTERIOR电机类型：如IPM BLDC 电机Machine Setup–Source type: AC/DC –Structure: Inner Rotor –Stator type: SLOT_AC (without position control)–Rotor type: PM_INTERIOR电机类型：如IPM ASSM 电机/发电机Source Type ACDCStructure Inner RotorOuter RotorAxial-Flux RotorStator Type SLOT_ACSLOT_AC1; SALNT_POLE;SALNT_SHAD; SALNT_DCM;NONS_SLOT; PM_SURFACE;PM_INTERIOR; PM_CLAW;AXIAL_AC; AXIAL_PMRotor Type SLOT_ACSLOT_DC; SLOT_CAGE;SALNT_POLE; NONS_SLOT;NONS_RELU; PM_SURFACE;PM_INTERIOR; PM_CLAW;AXIAL_AC; AXIAL_PM;AXIAL_DC; AXIAL_CAGE电机类型：如通用旋转电机GRMStator / RotorTypes SourceTypePositionSensorMachineTypeOperationTypeSolutionSLOT_AC /SLOT_ACAC Yes DFIG Generator FullSLOT_AC / PM_INTERIORDC Yes BLDC Motor Partial(Full in V16) AC / DC No ASSM Motor Partial(Full in V16) AC No ASSM Generator PartialAXIAL_AC / AXIAL_PMDC Yes BLDC Motor Full AC / DC No ASSM Motor Full AC No ASSM Generator Partial电机类型：如通用旋转电机GRM及研发当今产品研发差异化日益趋于异同；针对用户需求开发功能您的电机类型不在上述之列Double-Fed Induction Generators (DFIG):•Variable frequency excitations•Maximum power point tracking (MPPT)Universal Operating Modes:•Motors•Generators (wind-power generators)Machine Type:Wound RotorInduction Machine针对用户需求开发功能如：绕线转子感应电机（双馈风力发电机）针对用户需求开发的功能绕线转子感应电机（双馈风力发电机）快速设计和方案优选•操作简单•计算速度快•可参数化和优化分析输入求解数据输入转子输入定子数据输入槽型输入绕组快速设计和自动设计每槽线匝数和线径自动设计槽型尺寸部分自动设计Cogging Torque Efficiency CurrentPowerEMF快速输出结果报告和方案优选0.005000.0010000.0015000.00RSpeed [rpm] 0.0010000.0020000.0030000.0040000.0050000.0060000.0070000.0080000.0090000.00O u t p u t T o r q u e [F o o t P o u n d s ]Ansoft Corporation3_FreqSweep XY Plot 1Curve InfoOutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='1'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='1.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='2'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='2.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='3'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='3.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='4'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='4.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='5.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='6'OutputTorqueSetup1 : PerformanceScaleFactor='6.5'OutputTorqueSetup1 : PerformanceRMxprt自带OPT优化模块RMxprt输出报告到自定义的Excel表格Outer-Rotorand Inner-RotorStructure支持内转子或外转子结构支持转子或者定子斜槽结构支持多种运行模式如：单相电机有四种运行模式：电容运转模式、电容起动模式、电容运转电容起动、电阻起动模式Various Core Types支持多种永磁电机转子结构SlotTypes支持多种槽型：6种基本槽型RadiusStart WidthStart WidthEnd WidthHeightStart WidthEnd Width八种基本槽型元素的任意组合槽型编辑器RadiusStart WidthRadiusStart Width对称或者非对称槽型扩展现有六种基本槽型槽型编辑器：允许对6种基本槽型修改支持自动绕组排列支持自定义绕组编辑Wire Library for BothANSI and IECIEC R20/R40方线IECR20/R40 Grade 1/2/3 Film 圆线ANSI Single/ Heavy/ Triple/ Quad Film 圆线ANSI 方线支持用户自定义非线性材料库支持用户自定义永磁材料并共享材料库LT feijing.ssf共享材料库灵活的User Defined Data （UDD ）UDD应用：感应电机带套筒实心转子❑Description–Parameters for solid rotor induction motor–Partial solutions for Maxwell 2D/3D designs–SolidCore = 1 for solid rotor; = 0 for originaldefined rotor–SleeveThick: thickness of the copper sleeve (mm)❑Format and Default Value–SolidCore0–SleeveThick0❑Machine Types Supported–Generic Rotating Machine: IPM CoreRMxprt特色核心技术：一键有限元根据模型的周期性，自动生成计算周期最小的参数化几何模型自动赋材料属性，设置永磁体的充磁方向，考虑通风沟、叠压系数的影响自动设置运动边界条件自动设置主从边界条件自动设置绕组，激励，外电路自动剖分设置自动求解和输出设置RMxprt特色核心技术：一键有限元完全的材料属性设置(包括充磁方向和硅钢片的叠压方向)自动创建几何模型自动选择端部连接形式选择计算周期最小的主从边界调节以及轴向对称边界调节完全的激励设置（包括外电路设置）完全的Maxwell3D 有限元模型建立RMxprt特色核心技术：一键有限元一键有限元：支持自定义槽型模型For All Machine Types:•Magnetic circuit solution for teeth•Slot leakage inductance computationSupport EditedSlot Type inRMxprt Solvers求解算法支持自定义槽型Maxwell Design Creation:•2D geometry creation by scripts•3D geometry creation by scriptsRMxprt特色核心技术：一键有限元0.001.002.003.004.005.006.007.008.00Tim e [s ]-3.00-2.00-1.000.001.002.003.00Y 1 [N e w t o n M e t e r ]C o g g in g T o rq u e0.14022.22710.43540.5877M X 2: 5.4031M X 1: 0.63790.005.0010.0015.0020.0025.00Y 1 [N e w t o n M e t e r ]Ansoft LLC Maxwell2D_vload_lXY Plot 3Curve Info Moving1.Torque Setup1 : Transient-Moving1.LoadTorque Setup1 : Transient一键求解电磁场有限元‐‐‐‐一键有限元优势!AB CN ROT1ROT2ASSM+speedAI AAI BAI C+VPWM _A PWM _BPWM _CE1E2SPICE_D1SPICE_D2SPICE_D3SPICE_D4SPICE_D5SPICE_D6SPICE_D7SPICE_D8SPICE_D9SPICE_D10SPICE_D11SPICE_D12S1S2S3S4S5S6自动创建Simplorer电路模型Simplorer + RMxprt© 2012 ANSYS, Inc.October 23, 201241Maxwell 2-D/3-D Electromagnetic ComponentsSimplorer System DesignPP := 6PMSYNC IA IBIC Torque RMxprt Motor Design RMxprt 系统Model order ReductionCo-simulation谢谢© 2012 ANSYS, Inc.October 23, 201242。