25
电机电磁设计CAD的一般步骤
分析设计程序 电路、磁路参数
（尺寸）设计 校核计算 调整方案 挑选方案 输出结果
手算过程的计 算机编程处理！
26
四、电磁设计程序的编制特点及处理
曲线、图表的处理
用原有数学公式 表格处理 插值法应用 曲线拟合
自动开槽程序 自动选线程序 循环处理
（2）永磁容错电机的特点
Ⅰ）电枢绕组
①单层集中绕组；
②H桥驱动。
Udc
……
……
U1
Um
……
Un
……
Udc
U1+
U1- …… Um+
Um- …… Un+
Un-
17
Ⅱ）永磁体
面贴式
内置式
增大气隙，减弱磁场耦合
18
Ⅲ）齿槽
辅助槽
19
20
21
22
23
24
三、计算机辅助设计的一般步骤
准备阶段 编制设计程序阶段 程序调试阶段 试算阶段 改进阶段
A或D点与F点容量相等
辅助励磁电容的选择 电机参数对励磁容量影 响因素很大，优化设计电 机的电磁参数
s （A）
I
A
D
1 C
额定负载运行
B
E f
空载运 行
3
Nf
fr （Hz）
F
32
优化算法
采用改进的实数编码的遗传算法。对交叉算子和变异概率 用收敛因子和进化因子进行自适应调整，利用最优方案保 护策略，可以达到实现全局优化、提高优化效率的目的。
航空电机电磁设计及CAD
电机设计CAD技术
1
一、电机CAD概述
电机的电磁设计CAD 电机磁场、热场、力场数值分析 电机绘图、造型、工艺设计 电机设计数据库、专家系统
2
电磁设计是核心
商业化软件：Ansoft 的Rmxprt，三相异 步电动机设计（多种）
电机设计人员自行开发
有限元分析软件
Ansys、Ansoft、Jmag、Nastran等
绘图、造型、工艺设计
AutoCAD、ProE、Solidworks等
3
二、CAD应用实例
基于C++Builder的双绕组感应发电机系统设计CAD
4
5
Solidworks混合励磁电机爆炸图（上海大学）
6
并列结构混合励磁发电机（南航）
1 23 4 5
1、低频起动性能仿真 负载100Nm
起动电流波形 转矩波形
磁密云图
14
异步起动机有限元仿真分析
2、高频工作性能仿真 额定负载52.5Nm，1200rpm 气隙磁密
磁密转云电矩图流波波形形
15
永磁容错电机
（1）永磁容错电机的要求
① 磁隔离；
② 热隔离；
③ 电气隔离； ④ 物理隔离；
⑤ 大电抗；
16
(m) (k)的(l)装配
(n) 电励磁定子的装 (o) 永磁部分Байду номын сангаас子的装配
(p) 整个电机有效部分 的装配结构
9
磁分路式径向结构混合励磁同步发电机的结构
10
电机磁场有限元仿真
11
定子冲片 （AutoCAD）
12
异步起动机有限元仿真分析
二维仿真模型
网格剖分
13
异步起动机有限元仿真分析
励磁与有功 分离？ 励磁绕组
功率绕组
定子传双统绕异组步异电步机电机
有功
30
双绕组异步发电机系统优化设计策略
双绕组异步
Id
发电机 励磁 绕组
功率 绕组
Cd
RL
原动机
电容C容值的 参与优化
系统优化目标 在1∶3的运行速度范围内使
控制绕组的容量最小，使变
换器的容积最小
31
双绕组异步发电机优化设计
目标函数 控制绕组的容量最小
35
提问与解答环节
Questions And Answers
36
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
37
27
航空电机电磁设计及CAD
电机优化设计技术
28
一、电机优化设计的基础知识
电机优化设计步骤： 提出优化问题，建立数学模型，确定目
标函数、约束条件及变量 分析数学模型，选择合适的求解方法 编制优化算法程序，调试
29
一个实际的问题：
双定子绕组异步发电机的励磁绕 组容量优化
励磁无功
励磁无功
转子
优化变量 X [D i,h 2 ,b t,z h 2 r,b t z ,L r m ,B g ,K i,C ]
约束条件
g 1 ( x ) B t1 1 .7 0 g 2 ( x ) B e1 1 .6 0
g 3 ( x ) B t2 1 .7 0 g 4 ( x ) B e2 1 .1 0 g5(x) J1 20 0
g6(x) AJ 450 0
g7(x) K t 2 0
g 8 ( x ) I s A ( 或 I s D ) I s E 1
33
（一）电机优化设计的数学模型
目标函数 设计变量的确定 约束条件 可行域 极值、极值点（区间、全局） 最优点、最优解
34
（二）最优化问题的分类
6 7 8 9 10 11
7
(a)转轴（非导磁）
(b)导磁套筒 (c) 导磁套与轴的装配
(d) 永磁转子
(f)非导磁隔离体 (g) (d)和(f)的装配
(h) 外扩延伸导磁体
(i) (g)和(h)的装配 (j) 内缩延伸导磁体
8
并列结构HESG的3维结构示意图
(k) 转子装配图
(l) 环形导磁桥