文档介绍：应用 ANSYS 分析直流电机电磁场
张晋军薛文彦张俊林谢津卉陈振强
中国北车集团公司永济电机厂,山西 044502
[ 摘要] 介绍了有限元分析软件 ANSYS 分析直流电机电磁场的基本方法、关键技术及 APDL 语言在电
磁场分析中的使用技巧,认为 ANSYS 在直流电机电磁场分析中具有很好的灵活性和足够的准
确度。
[ 关键词] ANSYS;直流电机;电磁场分析

An ic Field Analysis of DC Motor by
ANSYS
Zhang Jinjun Xue Wenyan Zhang Junlin Xie Jinhui Chen Zhenqiang
R&D Department, Yongji Electric Machine Factory, 044502
[Abstract] In this paper, the basic method and the key technology and skill of APDL language in DC motor
ic analyzing is introduced, thinking that ANSYS is agility and exact enough in DC
motor ic analyzing.
[Keyword] ANSYS DC motor ic analysis

1、引言
应用 ANSYS 可以精确分析直流电机电磁场,能计算出整个电机磁场的分布情况及其变
化,可考虑复杂几何结构如偏心气隙、非圆形通风孔等情况下的磁场分布;以及非线性磁性
材料的饱和状态下的磁场特性。对其电磁场计算结果进行数据处理,可获取直流电机的各项
电磁特性,如空载特性、转矩特性、
速率特性等。
ANSYS 软件的 APDL 语言能为电
磁场分析带来极大的方便,它能够
实现 ANSYS 所有的交互式操作功能,
而且有些功能只能 APDL 语言实现。
它可以将频繁使用的操作作为一段
宏,也可以将一些灵活复杂的数据
处理编制成程序,甚至可以进行
ANSYS 的二次开发。
图 1 直流电机电磁结构分布图
2、基本方法与关键技术
电磁结构分析
电机运行时的电磁场分布、变化开始
以及与电流的交链情况,决定了电
机的运行状态与性能。直流电动机制定分析方案
电磁场可分为气隙磁场、主磁极与
建立分析模型
换向极间的漏磁场、槽内漏磁场、
绕组端部电磁场、叠片铁心及机座剖分网格、加材料
中的磁场等,如图 1 所示。
加载荷、边界条件
基本方法
直流电机虽然就每根导体的电求解修改设计方案
流随时间变化,但通过换向器和电
电磁特性计算
刷的整流作用,每个磁极下的磁势
分布保持恒定,空间磁场的分布不计算结果评价
随时间而改变,因此可作为静磁场
不合理
分析。考虑到直流电机的磁场主要是否合理
作用在铁心轴向长度的区域内,可合理
以用二维平面场计算。结束
有限元法的应用不受求解问题
的边界形状复杂性和媒质非线性的图 2 直流电机电磁场有限元计算流程图
限制,可根据边界形状和部件所用
的