前言

在新能源汽車發(fā)展的大背景下，國內(nèi)和國際的整車廠和電機廠對電機進行了深入的研究和探討。電機工程師對電機性能評估、損耗精確計算、電機的參數(shù)化和優(yōu)化計算等需求越來越高。JMAG軟件自1983年商業(yè)化以來，在日本的市場占有率始終保持第一，它分析了大量的、各種類型的電機，經(jīng)受住了時間和實踐的檢驗。軟件在每年至少2次的升級中不斷吸收日本電機廠家的先進經(jīng)驗，并在平時加強與眾多客戶的緊密聯(lián)系，通過定期的技術交流與用戶共同進步。目前，JMAG在國內(nèi)的市場占有率也越來越高。JMAG被廣泛應用于電機、變壓器、電磁閥、傳感器、電磁制動、無線電力傳輸?shù)阮I域，在業(yè)界取得了較高的知名度。本書的編寫目的，是幫助電機電磁設計、仿真工程師能夠全面、快速地掌握JMAG的電磁場仿真。

第1章闡述了電磁場仿真中基礎的物理學知識及電磁場仿真的基本概念。在此基礎上，本章介紹了JMAG軟件中建模的思路、要點以及相關的設定知識，并在最后提出了常用的仿真結(jié)果檢查方法。

第2章主要對JMAG的模塊、界面、仿真流程、幫助與自學系統(tǒng)進行了介紹。本章能夠讓讀者對JMAG有一個初步的認識，并為后續(xù)的學習打好基礎。

第3章介紹了JMAG仿真的重要設置及相關概念。針對求解目標不同，JMAG劃分了Study的種類。用戶可以根據(jù)需求選擇合適的Study類型。本章還將對網(wǎng)格設置的一些重要功能進行詳解，合理地使用這些功能可以在減少計算量的同時提升計算精度。最后，本章介紹了JMAG中的求解器設置。

第4章以永磁同步電機為例，描述了基于JMAG的電磁場仿真建模操作過程和分析過程，包括永磁同步電機的幾何建模、約束設置、模型導入、材料設置、條件設置、網(wǎng)格設置、步分辨率設置等，幫助讀者掌握JMAG的仿真流程。

第5章以第4章為基礎，描述了永磁同步電機的物理模型，然后建立其靜止坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型。為了簡化數(shù)學模型，引入了幾種常用的坐標系和坐標變換矩陣，得到了dq坐標系下的動態(tài)數(shù)學模型，最后對電機的參數(shù)進行了舉例和簡要說明。第4章和第5章能夠幫助讀者更好地理解電機的物理模型和數(shù)學模型的含義和關系，更好地理解電機的原理和特點。

第6章以第4章的永磁同步電機為基礎模型，提出了永磁同步電機三種類型的參數(shù)化方法和流程，包括仿真設定參數(shù)、幾何參數(shù)和材料特性參數(shù)。本章能夠幫助讀者全面掌握JMAG的參數(shù)化步驟和方法，同時為電機的優(yōu)化打下基礎。

第7章在第6章參數(shù)化的基礎上介紹了永磁同步電機優(yōu)化的步驟、設置參數(shù)的含義，幫助讀者掌握JMAG中電機優(yōu)化的思路、方法和操作步驟。此外，本章還提供了modeFRONTIER搭配JMAG的電機自動優(yōu)化流程。該流程在日本的電機設計中應用廣泛。modeFRONTIER作為一款優(yōu)化軟件，擁有大量的優(yōu)化算法，可以覆蓋各種優(yōu)化問題并實現(xiàn)高效尋優(yōu)。該軟件強大的數(shù)據(jù)挖掘功能將優(yōu)化后的大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成設計者的知識及經(jīng)驗，為后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)奠定基礎。同時，作為一款電磁場仿真軟件，JMAG精確、高速的計算為優(yōu)化的精度及速度提供了保障。

電機的噪聲、振動與聲振粗糙度（NVH）是在電機研發(fā)、設計、測試過程中都需特別關注的指標。本書第8章詳細介紹了JMAG關于結(jié)構(gòu)振動噪聲的分析方法和操作步驟，為電機工程師提供了NVH的仿真分析方法。

近年來，隨著工程師對電機的損耗計算精度要求越來越高，基于模型的設計（MBD）的實現(xiàn)被提上了日程，因此，考慮脈沖寬度調(diào)制（PWM）諧波的損耗分析以及實現(xiàn)控制的動態(tài)分析顯得尤為重要。第9章介紹了基于JMAG-RT和Simulink的軟件在環(huán)仿真流程。JMAG-RT通過有限元計算生成虛擬的電機模型，能夠考慮到槽諧波、磁飽和等數(shù)學模型無法考慮的現(xiàn)象，因此模型精度高，可以實現(xiàn)高精度分析電機的動態(tài)特性及計算PWM諧波的損耗，比如鐵損、磁鋼渦流損耗和繞組的交流損耗等。

本書提供的操作步驟雖然考慮了軟件版本的通用性，不過用戶最好選擇JMAG V16.1之后的版本。

本書主要由艾迪捷信息科技（上海）技術有限公司低頻電磁團隊編寫，由中國區(qū)技術總監(jiān)鐘修林先生和陳天贈先生負責統(tǒng)稿。其中，張侃裕負責編寫第1章、第3章和第7章中JMAG與modeFRONTIER聯(lián)合優(yōu)化的內(nèi)容，張志金編寫第2章和第9章中JMAG-RT部分的內(nèi)容，鐘修林編寫第4章，陳天贈編寫第6章、第8章和第7章中JMAG優(yōu)化的內(nèi)容，同濟大學的袁登科老師編寫第5章和第9章中Simulink軟件在環(huán)內(nèi)容，南京航空航天大學的姜文穎老師對本書第1章進行審核，林蘇對全書進行了整理。最后，感謝艾迪捷信息科技（上海）技術有限公司董事長徐錦胄先生、中國區(qū)總經(jīng)理韓海先生以及JMAG商務負責人姚海蘭女士對本書編寫給予的大力支持。

由于作者水平有限，書中難免存在有一些錯誤和不妥之處，望廣大讀者批評指教。

編著者