2004 ANSYS 中国用户论文集 

永磁电机电磁计算 

吴海鹰 

  武汉船用电力推进装置研究所  430064 

[ 摘 要 ]   现代船舶多采用电力推进作为其动力系统，而交流永磁推进是船舶动力系统的一个新的发展

方向。本文采用有限元法，在船舶永磁推进电机电磁场分析计算的基础上，运用场——路结

合方法进行电磁设计计算，可得到电机的内部磁场分布波形、绕组反电势、电机电感和电磁

转矩等重要电磁参数，从而验证电机结构参数的合理性，并且能够计算出推进电机各种运行

工况下的特性。本文利用电机的周期性和齿槽结构的重复性，采用简化计算的方法即只计算

一个槽距范围，对得到的结果数据进行数据扩展，得到电机转子转过一对磁极范围的数据，

可使计算速度提高几十倍。在计算中同时考虑了电枢斜槽，硅钢片叠压系数，硅钢片磁导率

各向异性等因素的影响。用上述计算方法设计计算了兆瓦级船舶交流永磁推进电机，各种参

数计算值与实验结果相比基本相符，能够满足设计的精度要求。 

[ 关键词 ]  反电势 电感 叠压系数 磁导率各项异性 

Electromagnetic Field Calculation of AC PM Propulsive 

Motor of Ships   

Wu haiying 

CISC 712 ,430064 

[ Abstract ]    In recent years the designers adopt the electric-drive as their ships power system. However, the AC 

permanent magnet(PM) propulsion motor is a new developing trend of the ships power system. On 
the basis of the electromagnet field analysis and calculation of the PM motor, we use the finite 
element method and field—current conjugation for EM field design to get the parameters such as 
magnetic field waveform, winding EMF, self-inductance, mutual-inductance and EM torque, etc. 
So that we could confirm structure parameter of the motor ,then calculate the perform characteristic 
of propulsive motor under every operating mode. We use the periodicity of motor and the 
repeatability of the tooth space structure, adopts a simplified calculation of calculating just one slot 
pitch, and extending the data, then getting the data that the rotor rotates a pair of magnetic poles, 
and it makes the speed of calculation improve multi-times. Consider the influence of the armature 
chute, silicon sheet lamination-stacking parameter, silicon sheet magnetic inductivity anisotropy, 
etc. at the same time. We have designed the megawatt AC PM propulsion motor of the ships, the 
calculated result of the parameters is up to the experimental result basically. 

[ Keyword ]    EMF  inductance  silicon sheet lamination-stacking  magnetic inductivity anisotropy 

1  前言 

传统的电机学和电机设计中，习惯地把电机的分析和计算归结为电路和磁路的计算问

题。实际上，电路和磁路中的各个参数是由电机电磁场的场量得来，由于数值计算和仿真技
术的不断发展，我们可以直接使用有限元对电机的电磁场进行分析和计算。 

科技飞速发展的今天，大型电机和特种电机的设计技术都有了巨大的进步，电机性能参

数计算的精度要求越来越高，设计研发的周期越来越短，传统的分析计算不能很好的满足上
述要求。有限元法作为一种电机电磁场数值解法臻于完善，其应用也越来越广泛。作为一种
近似的数值计算方法，有限元法的计算精度很大程度上取决于网格剖分的疏密程度。对于一
台电机若采用三维模型计算，其计算量很大，不利于调试。实践证明如果忽略电机端部的影
响，采用二维的磁场分析也能满足设计的精度要求。利用电机结构的周期性，选用充分、合
理的电机计算区域作为有限元模型，可以对电机模型进一步的简化。