2004 ANSYS 中国用户论文集 

2  分析过程 

本文将应用 ANSYS7.0 软件，对大型永磁电机的电磁场进行分析和计算。这里只研究平

行平面场问题，即二维电磁场，因而只有一个自由度即矢量磁势 Az。电机的对称周期取一
对磁极范围。考虑漏磁的影响，把转轴和机座作为模型的内外边界。 

电磁场的经典理论是麦克斯韦方程组，此处不再累述。这里引入矢量磁势 Az 的重要意

义在于对平行平面场，两点间矢量磁势的差值就是两点间沿 z 轴单位长度上的磁通。要注意
二维电磁场分析计算得到的基本结果数据都是 Az 值，通过对 Az 值进行处理可以方便的求出
电机各处的磁密和磁场强度，磁通、反电势和电磁转矩等。 

有限元分析的基本思路如下 s 图 1 所示。 

2.1  定义电机材料特性

 

2.1.1 定义硅钢片的材料属性与磁化曲线 

定义硅钢片材料特性时要注意，有些大型电机使用各向异性的冷轧硅钢片，这里需考虑

材料的正交各向异性。对定子齿部，认为磁密的方向偏离轧制方向为 0 度；对定子轭部，磁
密的方向偏离轧制方向为 90 度；对转子铁芯来说，偏离轧制方向为 0 度，导磁率按静磁场
选择的（f＝0）

。                                                                       

输入 BH 曲线要注意： 

a) 

B 值与 H 值要一一对应，并且单调连续，BH 曲线缺省通
过原点，(0,0)点不输入。                                                               

定义单元类型，材料属性 

电机的基本尺寸的参数化 

转子建模（含气隙） 

定子建模（含气隙） 

径向拼接模型 

处理模型的边界条件 

施加载荷 

求解 

后处理 

b)  ANSYS 程序根据 BH 曲线自动计算 v－B 曲线（v 为磁阻

率）

，它应该也是单调连续的。因此如果 v－B 曲线不单调

要重新修正 B－H 曲线上的数据点，如图 2 所示。 

c) 

BH 曲线应覆盖材料的全部工作范围，提供足够多的数据
点以完整描述该材料特性。 

d)  有时要剔除那些数值较大的点，再观察曲线的单调性。 

 

 

 

图 1

有限元分析过程

 

                                                     

图 2  硅钢片的 B—H 曲线和

v－B 曲线

 

2.1.2 永磁体的材料特性 

需要说明的是永磁体的退磁曲线是指剩磁密度 Br 与矫顽力 Hcb 的曲线，以下简称 BH

曲线。退磁曲线通常在第二象限，但 ANSYS 程序中需按第一象限输入。此外还需要知道永磁