真知灼见：颠覆领域：电磁设计视角

Electromagnetic design is right at the core of the product design stage in alternators and can mean the difference between releasing a good product and a great product. The expertise we have at STAMFORD | AvK allows us to tip the scales into consistently releasing great products which either meet or exceed our customers’ demands and requirements in relation to, for example, size and performance.

We at STAMFORD | AvK not only perform extensive computer simulations and validation processes to guarantee our generator quality, but continue to improve our alternators with various optimisations of the electromagnetic design through a computer simulation method called Finite Element Analysis (FEA), to ensure our products are the of the highest quality and best performing in the market. (Figure 1).

使用多物理场软件可以更全面地观察

FEA是针对交流发电机开展各种分析的专家工具，并用于从设计主要阶段到最终收尾工作的各个阶段，以充分提升发电机的性能。电磁有限元分析软件专门研究设计的电气方面，使我们能够进行非常广泛的测试，例如机器定子铁耗。（图2）。

但是，我们的工作不仅仅集中在使用FEA上，我们还使用其他一些具有不同能力的工具。其中之一由公司内部研发，并且可以立即产生结果，而不是花费数小时才能产生结果。但是，与FEA软件相比，此工具的局限性更大，准确性也较低。这项快捷工具是基于经典理论和磁阻电路而构建的，因此，这里自然不需要进行大量的迭代、费时的计算。

我们可以使用的下一款软件比以前的软件有所改进，但仍然不如我们的FEA方法。该工具使用可通过输入各种机器尺寸进行修改的设计模板，并且同样基于磁阻电路理论，但这一次是在更深入的软件包中进行的，该软件包可进行更广泛的分析，类似于我们的FEA软件中的功能。它比我们能够得出即时结果的工具速度要慢，但通常比有限元分析更准确，而且要快得多。

另一个选择是多物理场软件，该软件的性能超出了我们的电磁有限元分析软件的范围，并允许检查其他性能，例如发电机内部各个位置的机械应力和温度，同时能够继续模拟机器内部的电磁场。使用多物理场软件可以更全面地观察电磁的微小变化和优化如何影响发电机的其余部分，因此可以帮助确保出色的机械设计。

从电磁学的角度设计发电机时，要考虑的不仅仅是简单的尺寸和要从机器中获得多少功率。从手工计算到计算繁琐的有限元分析，我们不仅有许多步骤，而且还有多种不同的方法，我们可以改变转子和定子内部的几何形状来操纵磁场，例如，降低端子输出电压中总谐波失真的百分比，并提高电效率；两者都保持较高的标准将有助于提高机器的质量。

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