1.引言 无轴承异步电机是在普通电机的定子中嵌入悬浮控制绕组，通过悬浮绕组磁场对原有绕组磁场的作用，改变了气隙磁场的对称分布，在转子上产生可控磁悬浮力，实现转子的悬浮运行。因此，讨论无轴承电机的运行机理，必须从分析电机中的电磁力着手。无轴承异步电机中转子受到了两种不同的电磁力：洛仑兹力和麦克斯韦力。计算的方法通常有等效磁路法、近似解析法、位势磁通法和有限元法。在磁场分布和变化比较复杂且非线性严重的情况下，有限元法精度最高，而使用Ansys软件既保证了有限元分析的高精度，又大大降低了计算量。 1 Ansys软件简介 Ansys程序提供了丰富的线性和非线性材料的表达方式，包括各向同性或正交各向异性的线性磁导率，材料的B-H曲线和永磁体的退磁曲线。后处理功能允许用户显示磁力线、磁通密度和磁场强度并进行力、力矩、源输入能量、端电压和其他参数的计算。应用Ansys软件分析计算步骤为： (1)创建无轴承异步电机有限元分析模型； (2) 定义和分配材料，网格剖分； (3) 施加边界条件和载荷，并求解； (4) 查看并保存计算结果。 2 Ansys分析无轴承异步电机实例 为了进一步详细说明Ansys软件在电机电磁分析中的应用，无轴承异步电机采用48齿、三相、2对极结掏，集中式绕组，以额定功率为120W、额定电压380V、额定转速为30008r/min的无轴承异步电机为例：定子外半径475mm ，气隙0.5mm,定子内半径260mm，定子槽数48，转子外半径295.5mm，转子槽数40，转子内半径140mm ，转矩绕组极对数2，悬浮绕组极对数1。 2.1 无轴承异步电机模型 包括创建定子模型、转子模型和励磁绕组。由于电机结构的对称性，所以在绘图过程中，只需要画出它的一部分，然后对官进行相应的拷贝操作就可以得到完整的电机图形。 创建转子：首先建一个45°的扇行环面，在弹出的菜单中输人相应的半径和度数。菜单路径为：MainMenu→Preprocessor→Create→Circle→PartialAnnulus；其次画阻尼槽。具体操作如下： ①确定槽底的圆心坐标利用Create命令创建一个0°-180°的半园；②分别在半圆内和45°圆弧外各创建一个关键点，它们的横坐标为槽口宽度的一半；③将两点连成线；④将该线分别和圆弧的外圈弧线及半圆用Overlap搭接；⑤再利用线创建出半个槽面；⑥再将其关于X轴映射，将两个半槽面相加就得到了一个完整的槽面，利用Copy命令将其复制到所需的位置，再利用Subtract命令进行挖槽面，并删除多余的面。至此，转子的八分之一就完成了，接着利用Reflect命令将其关于X轴映射，再利用Copy命令旋转角度复制出剩下的部分。 创建定子：创建定子的方法与创建转子的操作基本相同。 创建励磁绕组：先根据菜单路径Main Menu•Preprocessor→Create→Keypoint创建关键点，再将关键点连成线，最后通过线连成面即可。 到此，无轴承异步电机的有限元分析模型就已经创建好了，如图1所示。 2.2 定义和分配材料，划分网格 定义材料：采用Ansys软件分析电机电磁场时，可以将电机定义为由定子、转子、励磁绕组、气隙和转铀5个面组成，然后分别对每一个面输入它的磁化曲线.菜单路径为：Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models，...。 分配材料：用Preprocessor下的Define来实现。单击Define下的Pick Areas，然后利用鼠标左键选择要分配材料的面，单击OK按钮，系统将给出对话框，选择所需材料，再单击OK按钮即可。 阿格剖分：先通过菜单路径Main Menu→ Preprocessor→Meshing→Size Ctrl→Basic选择网格剖分的精度，再在主菜单Main Menu里单击Preprocessor菜单项，在弹出的子菜单里选择MeshTool，....菜单项，则弹出MeshTool，...，的于菜单：单击Mesh按钮，弹出对话框，单击Pick All 按钮，将对整个电机开始进行剖分，如图2所示。 
图1 无轴承异步电机模型图 图2 网格剖分图
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