ANSYS 在电机开发中的运用

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通过实践证明，在很多情况下，采用经典算法设计电机，再通过 打样 进行验证和修改，一

般已可以满足设计精度的要求。这是很多工厂的主要设计方法之一。

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经典设计方法是基于等效磁路 即 场化路 的计算方法。但我们知道，电机设计中的诸多系数，

有的是依靠电磁场计算获得，有的则是通过反复实验将数据统计分析得出的，这就决定了设计分

析的近似性。实际上，由于电机内的电磁场非常复杂，研发人员往往首先采用很多假设来简化分

析条件。例如我们熟知的：先忽略漏磁影响，忽略铁磁材料饱和的影响，将电枢假设为光滑表面

（忽略齿槽的影响），近似认为在每段磁路中磁通沿长度和截面是均匀分布的等等，待完成基本

推导后，再利用实验和经验对各系数加以修正。

但当面对比较复杂的电机，很多实际情况与假设相差甚远，漏磁路是十分复杂的，漏磁通占

的比例通常很大，而铁磁材料一般都比较饱和，磁通分布实际上很不均匀，畸变严重，磁导是非

……

线形的，出于需要，现代电机中磁极的形状，齿槽分布又是多样而复杂的

如有广阔应用前景

的永磁电机中的永磁体的局部失磁等复杂的电磁过程，经典计算方法已经不能满足需要。必须用

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到基于 场 的分析和计算方法（数值计算）。本文就是打算推荐在工厂中解决这些问题的一个有

效工具。

对电机电磁场进行数值计算的原理和方法已，如有限元法、有限差分法和边界元法有大量专

著介绍。其中有限元法应用最为广泛，由于计算机的广泛应用，使这一方法有了非常广阔的实用

价值，而 ANSYS 则是功能最强大、最有效的有限元分析专用软件。

  

一 ANSYS 是将工厂与深奥的电磁场分析连接起来的重要工具

电磁场的分析和计算通常归结为微分方程的求解。ANSYS 软件缩短了工厂设计与抽象的电磁

场理论间的距离，将抽象的物理场将变得可视和直观，用它强大的功能求解这些复杂的偏微分方

 

程，可直接输出我们需要的结果， ANSYS 是在 FORTRAN 编程语言的基础上形成的，但它使用

时却如同解释性语言一样，可以方便地实现人机对话。有其它计算机语言和 CAD 绘图基础的人则

更容易入门，找到分析深奥理论问题的捷径。

简单说，我们可以针对要分析的电机，将定子、转子、气隙都按尺寸绘出轮廓（几何建模），

……

然后将它们的各个部分如线圈、磁极、磁轭、机壳

分别定义它们的材料特性（如电阻率、磁化曲

线等），使各部分的模型由几何体变成由材料组成的物体；然后我们将上述几何体按一定规则划

分成很多网格（网格划分），再通过命令语句对需要的部位加上边界约束条件，加上绕组中的电

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