直流无刷电机（BLDC）凭借高效率、高功率密度、低噪音、长寿命等优势，在新能源汽车、工业自动化、智能家居等领域应用广泛。
电机性能好不好，核心看内部磁场分布、气隙磁密、磁路设计。传统经验设计周期长、精度低，而用Ansys Maxwell做电磁场有限元仿真，可精准分析磁场、优化结构、缩短开发周期。
今天，我们就用四极直流无刷电机为例
一、仿真任务简介
本次目标：
- 建立四极直流无刷电机三维模型
- 求解电机内部磁场分布（静磁场）
- 直观查看磁场强度矢量云图
软件：Ansys Maxwell 3D求解器：Magnetostatic（静磁场）
二、建模准备：新建工程
- 打开 Maxwell → Project → Insert Maxwell 3D Design
- 文件保存为：Master_Slave
- 修改设计名：Full_Model_1
- 设置求解器：Maxwell → Solution Type → Magnetostatic
三、快速创建电机模型（调用库模型）
Maxwell 自带电机模型库，直接调用即可，无需从零画：
- Draw → User Defined Primitive → Syslib → Rmxprt → SRMCore
- 在参数表中输入电机关键尺寸：
- 定子内径 DiaGap：80 mm
- 定子外径 DiaYoke：150 mm
- 铁芯长度 Length：10 mm
- 极数 Poles：4
- 轭厚 ThkYoke：15 mm
- 极弧系数 Embrace：0.5
- 点击 OK，自动生成定子 + 线圈整体模型。
生成后：
- 将模型重命名为：Stator
- 材料设置为：nickel（镍）
四、模型处理：分离实体、重命名线圈
- 全选模型（Ctrl+A）
- Modeler → Boolean → Separate Bodies（分离实体）
- 按逆时针顺序将线圈重命名为：Coil1、Coil2、Coil3、Coil4
此时模型结构清晰：定子铁芯 + 4 个独立线圈。
五、创建电流加载面
电流需要加载在线圈截面上：
- 选中 4 个线圈
- Modeler → Surface → Section → XY Plane（截取 XY 截面）
- 分离截面：Boolean → Separate Bodies
- 删除多余截面，只保留线圈有效截面
六、设置激励电流
- 选中所有线圈截面
- Maxwell → Excitations → Assign → Current
- 参数设置：
- 电流值：100 A
- 类型：Stranded（绞线）
- 确认完成电流加载。
七、创建求解区域（Region）
为保证磁场计算完整，需在电机外围创建空气域：
- Draw → Region
- 扩展比例：Padding Percentage = 10%
八、求解设置（自适应网格）
- Maxwell 3D → Analysis Setup → Add Solution Setup
- 关键收敛参数：
- 最大迭代次数：15
- 收敛误差：1%
- 每次加密比例：30%
九、检查与求解
- 点击 Check（检查模型）
- 全部打勾后，点击 Run 开始求解
十、磁场结果查看
求解完成后，查看磁场强度矢量分布：
- Planes → Global: XY
- Field Overlays → Fields → H → H_Vector
结果解读：
- 磁场从定子铁芯极靴处向外发散
- 气隙区域磁场强度最高，分布对称
- 四极磁场分布清晰，符合理论预期
十一、总结
通过本次 Maxwell 3D 静磁场仿真，我们快速完成了：
- 电机三维模型建立
- 材料、激励、边界条件设置
- 自适应网格求解
- 磁场分布可视化分析
