Ansys Maxwell 直流无刷电机内磁场计算

直流无刷电机BLDC凭借高效率、高功率密度、低噪音、长寿命等优势在新能源汽车、工业自动化、智能家居等领域应用广泛。电机性能好不好核心看内部磁场分布、气隙磁密、磁路设计。传统经验设计周期长、精度低而用Ansys Maxwell做电磁场有限元仿真可精准分析磁场、优化结构、缩短开发周期。今天我们就用四极直流无刷电机为例一、仿真任务简介本次目标建立四极直流无刷电机三维模型求解电机内部磁场分布静磁场直观查看磁场强度矢量云图软件Ansys Maxwell 3D求解器Magnetostatic静磁场二、建模准备新建工程打开 Maxwell → Project → Insert Maxwell 3D Design文件保存为Master_Slave修改设计名Full_Model_1设置求解器Maxwell → Solution Type → Magnetostatic三、快速创建电机模型调用库模型Maxwell 自带电机模型库直接调用即可无需从零画Draw → User Defined Primitive → Syslib → Rmxprt → SRMCore在参数表中输入电机关键尺寸定子内径 DiaGap80 mm定子外径 DiaYoke150 mm铁芯长度 Length10 mm极数 Poles4轭厚 ThkYoke15 mm极弧系数 Embrace0.5点击 OK自动生成定子 线圈整体模型。生成后将模型重命名为Stator材料设置为nickel镍四、模型处理分离实体、重命名线圈全选模型CtrlAModeler → Boolean → Separate Bodies分离实体按逆时针顺序将线圈重命名为Coil1、Coil2、Coil3、Coil4此时模型结构清晰定子铁芯 4 个独立线圈。五、创建电流加载面电流需要加载在线圈截面上选中 4 个线圈Modeler → Surface → Section → XY Plane截取 XY 截面分离截面Boolean → Separate Bodies删除多余截面只保留线圈有效截面六、设置激励电流选中所有线圈截面Maxwell → Excitations → Assign → Current参数设置电流值100 A类型Stranded绞线确认完成电流加载。七、创建求解区域Region为保证磁场计算完整需在电机外围创建空气域Draw → Region扩展比例Padding Percentage 10%八、求解设置自适应网格Maxwell 3D → Analysis Setup → Add Solution Setup关键收敛参数最大迭代次数15收敛误差1%每次加密比例30%九、检查与求解点击 Check检查模型全部打勾后点击 Run 开始求解十、磁场结果查看求解完成后查看磁场强度矢量分布Planes → Global: XYField Overlays → Fields → H → H_Vector结果解读磁场从定子铁芯极靴处向外发散气隙区域磁场强度最高分布对称四极磁场分布清晰符合理论预期十一、总结通过本次 Maxwell 3D 静磁场仿真我们快速完成了电机三维模型建立材料、激励、边界条件设置自适应网格求解磁场分布可视化分析