电机设计与CAD：ANSOFT电磁场分析在研究生课程中的应用

"这篇内容是关于电机设计与计算机辅助分析(CAD)的硕士研究生课程资料，特别是使用ANSOFT软件进行电磁场分析。" 在电机设计领域，计算机辅助分析（CAD）扮演着至关重要的角色，它结合了科学计算、图形处理和数据库管理三大功能。科学计算主要用于电磁方案分析计算，包括电磁场分析计算和电机优化设计，这些计算能够精确预测电机的性能。图形处理则涉及图形生成、变化分析，如绘制零件图、总装配图以及处理各种曲线，使设计过程更加直观和高效。 电机设计方法分为任务定义、设计方案以及常规计算和作图。传统的设计方式费时费力，而现代CAD系统通过计算型、交互型和检索型软件改变了这一局面。计算型系统依赖于设计初始数据，利用分析程序进行计算；交互型系统强调设计者的创造性，利用图形进行设计；检索型系统则提供预设的标准电机设计供直接调用。 CAD系统的软件主要包括系统软件（如DOS、UNIX）、应用软件（如用VB或FORTRAN编写的电磁计算程序，以及ANSYS、ANSOFT等专业电磁场计算软件）和支撑软件（如有限元分析软件、优化程序、几何造型软件、设计绘图系统等）。其中，ANSOFT公司提供的软件专门用于电磁场分析，对于电机设计尤其重要。 电机设计时，通常需要考虑的给定数据有额定功率、额定电压、相数、连接方法、频率、同步转速等参数。电机的性能指标包括启动电流倍数、启动转矩倍数、最大转矩倍数、过载能力、效率和功率因数等。 电磁场分析方法包括解析技术、数值技术，如积分方程、微分方程、边界元素法、有限差分法、有限元法、标量势法、矢量势法和磁场H场的分量等。在电机设计中，常常采用有限元分析，其过程通常包括将磁场边值问题转化为条件变分问题，离散化模型，然后求解得到的线性代数方程组，最终得到电机内部的电磁场分布。 这篇课件涵盖了电机设计的理论基础、CAD系统的工作原理及其在电机设计中的应用，特别是ANSOFT软件在电磁场分析中的作用，对理解电机设计流程和提升设计效率具有重要意义。