社会应用中的直线电机电磁场有限元计算与伺服系统技术融合

社会中的直线感应电机设计与性能分析：Ansoft软件辅助的有限元方法研究

摘要：本文运用Ansoft软件对直线感应电机的设计和性能进行了仿真分析，模拟了磁场分布和运行状态，并简要介绍了仿真方法。关键词：直线感应电机；Ansoft；性能分析。

引言

直线感应电机在结构上与旋转电机有相似之处，但其铁心开断，不像后者那样具有闭合圆环形状，而是长直的两端开断。由于铁心及其安置在槽中的绕阻不连续，因此各相之间的互感不相等。在初级上加三相交流电压时，每个绕组产生不同强度的磁场，形成行波、反向行波及脉振磁场。

Maxwell 2D 软件简介

Maxwell 2D 是 Ansoft 公司开发的一款功能强大、结果精确、易于使用的二维电磁场有限元分析软件，它能够分析涡流、位移、集肤效应以及邻近效应，对于整体特性和参数计算都有一定的帮助，如功率损耗、力矩等。

直线感应电机仿真模型建立

为了进行仿真，我们首先选择Transient求解器，然后根据所需问题画出二维几何模型并确定材料属性。此外，还需要确定边界条件和外加电源，以及执行参数如受力转矩损耗等，并设置动态参量如运动边界加载荷时间步长等。

建模与求解

我们基于一扁平单边型复合次级直线感应空载起动情景，利用Ansoft Maxwell 2D 进行了瞬时参数扫描求解。图1展示了几何模型，而图2为有限元剖分结果，图3显示的是t=0.325秒时的磁场分布，其中包括气隙中随位置变化的地磁通密度（见图4）。此外，我们还观察到了推力法向力的曲线随时间变化（见图5）。

结论

通过Ansoft Maxwell 2D 的有限元方法，可以有效地评估并优化直线感应電機設計。此类技术对于减少试验成本提高设计质量至关重要，并且可以帮助工程师及早发现潜在缺陷，从而使得产品开发更加高效。