基于 Ansoft的无刷直流电机设计与分析
摘要：无刷直流电机集各种相关科技的发展成果于一身，克服了电刷和换向器带来的缺点，保留了良好的机械特性与调节特性，使之逐渐在各领域崭露头角。利用 Ansoft 软件，设计一款额定转速 5200 r /min，12 槽 16 极三相永磁无刷直流电机，从电机的结构尺寸、永磁材料方面分析了电机的设计要求。利用软件中的 ＲMxprt 和 Maxwell 模块建立了电机的仿真模型，得到了空载和负载情况下电机性能曲线。最后制造出原理样机并搭建了测试平台进行试验，获得了电机的机械特性曲线。结果表明: 电机工作稳定满足设计要求。
关键词：Ansoft; 无刷直流电机; 电机设计
我国的风机数量巨大,耗电量惊人,风机节能越 来越受到大家的关注,而变速节能是风机节能领域 的重要环节。永磁无刷直流电机可以通过控制电路 的占空比来进行无极调速,且调速范围宽,还有具有 不失步、功率密度高和高效节能等优点,特别适合 在通风机等风机节能领域中使用。永磁无刷直流电机是一种不需要机械电刷的新型电机，因其结构简单、可靠性好、效率高，在工业领域得到广泛应用，近些年，出现了无位置传感器的无刷直流电机，由于不需要传感器检测转子的位置，使得电机的结构更加简单，进一步增强了电机的可靠性，扩大了电机的使用范围。
一、永磁无刷直流电机
从发明至今，直流电机不论是在家用电器还是工业通用领域都有着广泛的应用。然而，由于直流电机的换相均通过电流换相完成，传统的直流电机的换相都是通过机械电刷和换向器完成，在其接触面上不可避免地存在摩擦，这些摩擦就造成了火花产生、噪音出现、维修困难的缺点，除此之外，制造成本也限制了其发展。半导体技术的兴起推动了电力电子技术的发展，大功率电子开关器件得到广泛应用，经过长期的应用，这种电机的优点逐渐体现出来，比如：更加优秀的转矩转速特性、高速动态响应、高效率、长寿命、低噪声、高转速、无换向火花、运行可靠和易于维修等[1]。
江苏大学电气工具软件课程设计ansoft课程设计报告
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unIVeRsITY
电气工具软件Ansoft课程设计
班级：学号：姓名：指导老师：
课设时间：
1.200wbLDc电机参数设计分析
电机主要参数：pole8ccc
120pulsewidth压降0.3V0.6V
电流限制2.25A2A
定子外径56mm内径31mm叠长40mm定子材料Dw310-35定子槽数9槽定子槽型3
槽参数：等齿宽5mmhs00.5hs10.75hs26.5bs01Rs2绕组匝数130匝
针对不同转速需要分析多少匝效率比较高。转子参数
外径30mm内径12mm材料同定子磁瓦类型1极弧系数0.7磁瓦材料ndfe35磁瓦厚度2.5mm
分析参数：功率200w电压220V转速2000rpm电机结构图：
2.bLDcRmxprt性能分析
800.00Torque1RmxprtDesign1curveInfoAnsoFToutputTorquesetup1:performance700.00600.00outputTorque[mnewtonmeter]500.00400.00300.00200.00100.000.000.001000.002000.003000.00Rspeed[rpm]4000.005000.006000.00
单一参数化分析：
8.00misc.RmxprtDesign3curveInfoAirgapTorqueToDccurrentRatiosetup1:performancecond='110'AirgapTorqueToDccurrentRatiosetup1:performancecond='120'AirgapTorqueToDccurrentRatiosetup1:performancecond='130'AirgapTorqueToDccurrentRatiosetup1:performancecond='140'AirgapTorqueToDccurrentRatiosetup1:performancecond='150'AnsoFT7.006.00AirgapTorqueToDccurrentRatio5.004.003.002.001.000.000.001000.002000.003000.004000.00Rspeed[rpm]5000.006000.007000.00双参数化分析：
第35
卷第8
期2019
年8
月科技通报
BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGYVol．35No．8
Aug．2019
基于Ansoft
的无刷直流电机设计与分析
陈再好，
杨惠忠，
杨权
（
中国计量大学机电工程学院，
杭州310000）
摘要：
永磁无刷直流电机因其调速性能好、
效率高、
体积小等优点被广泛应用于各种领域。
利用Ansoft
软件，
设
计一款额定转速5200r/min，12
槽16
极三相永磁无刷直流电机，
从电机的结构尺寸、
永磁材料方面分析了电机的
设计要求。
利用软件中的ＲMxprt
和Maxwell
模块建立了电机的仿真模型，
得到了空载和负载情况下电机各项性能
曲线。
最后制造出原理样机并搭建了测试平台进行试验，
获得了电机的机械特性曲线。
结果表明：
电机工作稳定
满足设计要求，
也验证了软件仿真分析的合理性，
为电机优化设计参数提供了依据。
关键词：Ansoft；
无刷直流电机；
电机设计；
仿真分析
中图分类号：TM33
文献标识码：A
文章编号：1001－
7119（2019）08－
0177－
05
DOI：10.13774/j．cnki．kjtb．2019.08.032
DesignandAnalysisofBrushlessDCMotorBasedonAnsoft
ChenZaihao，YangHuizhong，YangQuan
（CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ChinaUniversityof
Metrology，Hangzhou310000，China）
Abstract：PermanentmagnetbrushlessDCmotoriswidelyusedinvariousfieldsbecauseofitsadvantages
ofgoodspeedcontrolperformance，highefficiencyandsmallsize．Ansoftsoftwarewasusedtodesigna12
・２６・ 能源研究与管理２０１０（３） 研究与探讨
引言 基于ＡＮＳＯＦＴ的永磁同步电机有限元分析
王振，刘建国，王爱凤
（南昌大学电气与自动化系南昌３３００３１）
摘要：采用ＡＮＳＯＦＴ ＭＡＸＷＥＬＬ软件建立了永磁同步电机模型，详细介绍在该模型下的建模方法，分析步骤与分 析过程，并给出了瞬态电磁场有限元分析结果，并对结果进行了分析。 关键词：永磁电机；ＡＮＳＯ￣３＂；电磁场 中图分类号：ＴＭ３４３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００５—７６７６（２０１０）０３—００２６—０２
Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍ．ａｃｈｉｎｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＯＦＴ
ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ，ＬＩＵ Ｊｉａｎ—ｇｕｏ，ＷＡＮＧ Ａｉ－￣ｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３ １ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ＡＮＳＯＦＦ ＭＡＸＷＥＬＬ（ＡＮＳＯＩ￣．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｔｅｐｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＦＥＡ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｍａｅｈｉｎｅ；ＡＮＳＯＦｌ＇；ｅｌｅｅｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ
随着计算机软件技术的发展，越来越多的ＣＡＥ 软件被应用于工业产品的研发中，在这些产品的设 计开发过程中发挥着举足轻重的作用。在电气设备 行业，ＡＮＳＹＳ公司的ＡＮＳＯＦＴ ＭＡＸＷＥＬＬ软件作为 世界知名的商用低频电磁场有限元分析软件已经在 业界得到了广泛的应用（ＡＮＳＯ￣Ｆ已被ＡＮＳＹＳ公司 收购）。 ＡＮＳＯＦＴ ＭＡＸＷＥＬＬ基于麦克斯韦微分方程， 采用有限元方法，将工程中的电磁场计算转变为矩 阵求解，具有操作界面友好，能够进行分布式计算 和并行计算，求解准确性高等特点。本文详细介绍 了利用ＭＡＸＷＥＬＬ１２．２软件对永磁同步电机进行数 学建模、２Ｄ有限元瞬态分析的具体步骤与过程，给 出了分析后的电机参数曲线，并对结果进行了分析。 １永磁同步电机模型的建立 本文采用的永磁同步电机冲片尺寸及其相关技 术参数见表１。 表１电机相关尺寸与技术参数 定子内径／ｍｍ ８５ 定子外径／ｍｍ １３Ｏ 定子槽数，个 ４８ 气隙／ｍｍ ０．４ 频率／ＨＺ ５０ 铁芯长度／ｍｍ ｌ４５ 永磁磁极数／对 ４
