电机耦合场分析
CAE-鼠笼式两极三相感应电机场路耦合分析
用于输入所有电机设计参数、建立场分析部分几何模型,划分场 分析部分的网格
• 第二段程序:<gydj2.mac>
用于定义电路模型,并将其与场分析模型联接
• 第三段程序:<gydj3_a.mac>或<gydj3_d.mac>
用于定义电机场路耦合分析的边界条件并求解
这三段程序可组合到一个程序中执行:<gydj.mac>
缺省值(下同)
(转子轴向孔数目) (转子轴向孔位置直径)
(转子轴向孔直径)
场分析模型
几何模型
场分析模型
有限元模型
场分析模型(改变参数后)
参数:定子槽48->36,转子槽40->30 ,气隙5.5 ->1 ,转子轴向孔20->15,孔直径20->15
几何模型
场分析模型(改变参数后)
参数:定子槽48->36,转子槽40->30 ,气隙5.5 ->1 ,转子轴向孔20->15,孔直径20->15
低频电磁场 – 场路耦合分析
将电路分析与有限元法电磁场分析直接结合起来,直接用电路模型模拟有限元 电磁场分析区域的源或负载等外电路特性
分析类型: 谐波分析 静态分析 瞬态分析
典型应用于:
螺线管致动器、变压 器、电机等电路供电 设备的分析。
ansys maxwell+workbench 2021 电机多物理场耦合
ansys maxwell+workbench 2021 电机多物理场耦合1. 引言
1.1 概述
本文旨在介绍ANSYS Maxwell+Workbench 2021在电机多物理场耦合方面的应用。随着现代电力技术的迅猛发展,电机在各个领域中扮演着重要角色。然而,电机设计与优化面临着许多复杂的问题,包括电磁场、结构和热场等多种物理场的相互影响。因此,通过使用ANSYS Maxwell+Workbench工具来实现电机多物理场耦合模拟是一种有效的方法。
1.2 文章结构
本文将分为五个部分进行阐述。首先,在引言部分进行概述,并介绍文章结构。第二部分将简要介绍ANSYS Maxwell+Workbench 2021工具的基本背景和功能特点。接下来的第三部分将解析电机多物理场耦合的概念和原理,以便读者更好地了解该主题。第四部分将重点介绍ANSYS Maxwell+Workbench在电机多物理场耦合中的应用,包括Maxwell在电磁场建模中的应用以及Workbench 在结构和热场建模中的应用,并通过实例讲解详细说明其使用方法。最后,在第五部分对实验结果进行总结与分析,并展望该领域未来的发展趋势和应用前景。
1.3 目的
本文的目的是向读者介绍ANSYS Maxwell+Workbench 2021工具在电机多物理场耦合中的应用。通过了解该工具的基本背景、功能特点以及原理,读者能够更好地了解电机设计优化过程中多物理场相互耦合的问题,并学习如何使用ANSYS Maxwell+Workbench进行模拟和分析。希望该文章能为电机设计和优化提供一定的指导,并对相关领域的研究人员和工程师有所帮助。
ANSYS Maxwell-电机振动噪声多场耦合分析和自动化分析流程
• 自动从Maxwell耦合力密度到ANSYS
Mechanical. (2D-2D, 2D-3D, 3D-3D)
7 © 2014 ANSYS, Inc. April 14, 2014
Maxwell 中的力密度
Tangential Force on Tooth Tips
10.00
02_DC-6step_IPM
ANSYS 电磁、结构、噪声分析能力
• 电机振动和噪声的原因有很多 . • ANSYS为电机的设计分析提供了非常优秀的工具和功能 :
电磁性能分析 电机驱动性能分析
结构分析
通风和散热分析 噪声分析
4
© 2014 ANSYS, Inc.
April 14, 2014
电机电磁振动噪声分析流程
注意: ACT Extension 只需要激活一次。
17
© 2014 ANSYS, Inc.
April 14, 2014
Maxwell 的简单设置
Select Objects
Default Options Advanced Fourier Transform Options
18
© 2014 ANSYS, Inc.
电磁力计算
ANSYS Maxwell
时域内的集中力计算
频域内的实部力和虚部力
ANSYS Mechanical
某电机多物理场耦合分析
某电机多物理场耦合分析
电机多物理场耦合分析是指在电机工作过程中,考虑多个物理场之间的相互作用,综合分析电磁场、热场、结构场等多个物理场之间的耦合关系。电机作为一种能够将电能转换为机械能的设备,在其运行过程中会受到电磁力、热能损失、结构强度等多种因素的影响,要准确地分析和理解电机的工作原理和性能特征,就需要对电机的多物理场耦合进行详细的分析和研究。
首先,电磁场与热场的耦合分析是电机多物理场耦合分析的核心内容之一、电机通过电磁场的作用来实现能量转换,而电磁场的产生和分布与电机内部的热量产生和分布有密切关系。在电机工作过程中,电流通过线圈产生磁场,线圈本身的电阻会产生热量,而电机的热量又会影响电流的分布和线圈的磁场特性。因此,对电机电磁场和热场之间的耦合关系进行分析和研究,对于提高电机的效率和性能具有重要意义。
其次,电机的结构场和热场之间的耦合分析也是电机多物理场耦合分析的一个关键问题。电机的结构特性和材料的热导率等因素会影响电机内部热量的传导和分布,从而对电机的热场特性产生影响。另一方面,电机在工作过程中会受到机械应力的作用,机械应力会导致电机的结构变形和应力集中,从而影响电机的热场分布和热传导特性。因此,通过对电机的结构场和热场之间的耦合关系进行分析和研究,可以更好地理解电机的机械性能和热特性。
最后,电磁场与结构场的耦合分析也是电机多物理场耦合分析的重要内容之一、电机在工作过程中会受到电磁力的作用,而这些力会导致电机的结构变形和结构应力的分布。另一方面,电机的结构特性和结构材料的性质也会影响电机的电磁场特性和电磁场分布。因此,通过对电机的电磁
某电机多物理场耦合分析
某电机多物理场耦合分析
引言:
电机是一种将电能转化为机械能的设备,广泛应用于工业生产和家庭生活中。在电机的运行过程中,往往伴随着多种物理场的耦合作用,如电场、磁场、热场等。因此,进行电机的多物理场耦合分析对于电机的设计和优化具有重要意义。本文将探讨电机的多物理场耦合分析,以实现电机的高效运行和性能优化。
电机中的电场和磁场是相互耦合的重要物理场。电场的存在使得电机产生电磁力,而磁场的变化也会引起电场的变化。因此,对于电机的电场和磁场进行耦合分析,可以帮助我们理解电机的电磁特性,并进行优化设计。
电场分析主要包括电势分布、电场强度分布和电位线分布等。通过分析电场分布,可以了解电机内部电势差的分布情况,从而评估电机的绝缘性能。同时,还可以通过电场分析,优化电机的结构和布局,减小电场集中,提高电机的工作效率和可靠性。
磁场分析主要包括磁感应强度分布、磁通密度分布和磁场力分布等。通过分析磁场分布,可以了解电机中磁场的分布情况,从而评估电机的磁化特性。同时,还可以通过磁场分析,优化电机的磁路设计和磁体结构,提高电机的磁化效果和磁场稳定性。
电场和磁场的耦合分析主要是通过电磁场有限元分析方法进行。该方法可以通过构建电磁场模型,求解麦克斯韦方程组,得到电场和磁场的分布情况。利用电磁场有限元分析方法,可以快速准确地分析电机的电磁特性,为电机的设计和优化提供依据。
二、热场和电-磁耦合分析
电机的工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时散热,就会导致电机过热,影响电机的性能甚至损坏电机。因此,热场分析对于电机的热效应和温度分布进行预测和优化具有重要意义。
workbench maxwell热磁耦合
workbench maxwell热磁耦合
题目: Workbench Maxwell热磁耦合分析及其应用
摘要: Workbench Maxwell是一款强大的电磁设计和仿真软件,可以进行热磁耦合分析。本文将介绍Workbench Maxwell热磁耦合的原理和方法,并探讨其在不同领域的应用。
引言:
热磁耦合分析是一种综合了热场和磁场的物理现象的仿真方法。随着科学技术的发展,热磁耦合在多个领域中的应用越来越广泛。Workbench Maxwell作为一款专业的热磁耦合分析软件,能够提供准确的仿真结果,有着重要的实际意义。本文将以Workbench Maxwell热磁耦合为主题,详细介绍其原理、方法和应用。
一、Workbench Maxwell热磁耦合的原理
Workbench Maxwell热磁耦合分析的原理基于磁场和热场之间的相互耦合关系。磁场通常由电磁铁、电磁线圈等器件产生,而热场则是由电流通过导体引起的电阻发热效应。由于热的产生和传递与磁场的分布和变化有关,因此磁场和热场之间存在着耦合关系。
Workbench Maxwell通过求解Maxwell方程组和热传导方程,实现热磁耦合的分析。Maxwell方程组描述了磁场的分布和变化,包括麦克斯韦方程和电磁介质的本构关系。热传导方程则描述了热场的传输过程,包括热传导的热量传递和温度分布。通过将这两个方程组耦合,可以描述磁场和热场的相互作用,并得出准确的仿真结果。
二、Workbench Maxwell热磁耦合的方法
1. 几何建模: 首先需要进行几何建模,包括导体、电磁铁和其他磁场和热场相关的器件。使用Workbench Maxwell提供的建模工具,可以快速准确地构建几何模型。
自起动永磁电机起动冲击电流和转矩的场路耦合分析
于分 析 , a=, 2 = 。 取 r , 0 r /
2 场 一路 一运 动耦 合 分 析 模 型
2 1 耦合 方 程的建 立 .
设三 相 永 磁 同步 电机 的 电 枢 绕 组 为 星 形 联 接 , 子 电路模 型如 图 3所示 。 定
Ub
ue
图 1 永 磁同步电机矢量 图
的, 因为 电流 i 不 能突变 , t 0时刻 必须 为零 。 在 =
合 时每 个计 算步 长 中需要 进行 的转 子位 置 角或 时 间步长 迭代 , 计 算 过 程 简 化 。 以一 台 1 W 使 5k
三 相 4极 , 动 惯 量 为0 1784 k / 阻 尼 系 转 . 1 4 g m ,
数 为 O0 6445 ・ ・ e/a , 子结构 为 内 .0 8 6N m scrd 转
置 w 型 的 自起动 永磁 同步 电机为 例进 行 计算 , 详
考 虑到 电机铁 磁 材 料 的 非线 性 , 饱 和程 度 不 同 其
矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析
微电机
MICROMOTORS
第53卷第12期2020年 12月
Vol. 43. No. 12
Dec. 2022
矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析
孙重阳,冯桂宏
(沈阳工业大学电气工程学院,沈阳110877)
摘 要:对于矿用直驱电机,因为其转矩密度大、发热量高,同时工况条件存在大量的煤粉,所以在电机设计时准
确计算其稳态运行温度尤为重要,首先建立电机等效热网络模型,分析电机热传导与热对流过程的等效热阻与热
源,利用Msoc-CAD 软件建立电机轴向水冷模型,采用有限元法求解电机电磁场,热网络法求解电机温度场,并 进行双向耦合迭代,求解岀电机稳态运行温度。最终通过样机实验验证电机冷却系统设计的合理性以及磁热双向耦 合分析电机温度方法的准确性。
关键词:直驱永磁电机;热网络法;有限元分析;磁热双向耦合
中图分类号:TM351 文献标志码:A 文章编号:1021-6848(2020)126212-26
Magneto-Thermal BiOirectionaU Coupling Analysit oO Mine Direci Drive
Permanevi Magnei Motor
SUN Chonayana , FENG Guinond
(School of Elechin Engineering , Shenyang University of Technolofy , Shenyang , 119872, China )
Abstract : Foo midv d irect drive motorc ,
电机电磁热耦合分析流程
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无刷力矩电动机电磁场-温度场耦合仿真与分析
基于多物理场耦合计算分析的多相异步电机设计平台
s mel tt n .I hsp p r moo ita e in pafr ・ oo- up y i e in d b sd o o i ai s n ti a e, trvr ld sg lt m M trM lh sd sg e ae n mi o u o
c lu ai n o mu t p y i s c u l g Wh c i cu e t e e e t m a n t fed f w ac lt f o l . h sc o p i , i n i h n l d s h wk.baidu.com lc r o g ei i l . o c l
[ 摘
要] 传 统的电机设计方法主要是通过经验公式进行估算 ,此方 法有一定的局限性 。本文基于多物理场
耦合计算 ,搭 建了电机虚拟设计平 台-Moo- lh ,其 中包括 电磁一 流体一 温度 场耦 合计算 分析模 块 、电 - tr p y Mu 磁~应力场耦合计算 分析模块 等。通过各模块的仿真计算 ,得到所设 计结构的温升及应 变结果 ,生成设计报
告 ,为用户进行 电机设计提供参 考依据 。
[ 关键词] 异步电机;三维耦合场;有限元法 ; 设计平台
[ 中图分类号] M3 3 T 4 [ 文献标识码]A 【 文章编号】 0 03 8 (0 20 .0 20 1 0-9 32 1)20 2-5
风力发电机的多物理场耦合研究
0.风力发电电机耦合研究背景
随着全球化石能源的大量开采,能源紧缺成为各个国家共同面临的问题。在各国对能源的需求日益增加情况下,无污染、绿色、可再生的新能源得到了大家的重视。风能是一种清洁绿色无污染的可再生能源,风能不会随着开发而减少,而且在发电的过程中不产生其他污染环境的物质。随着电力电子变电技术的发展,风力发电设备制造和运营成本的降低,风力发电在各国得到了广泛应用。
风力发电是将风能转化成电能的过程,风力发电装置主要由支撑架、叶片、发电机以及一些连接设备和电气设备组成。近些年来,我国风力发电事业发展迅猛,风力发电机作为风力发电的核心部件,发电机单机向着更大容量的方向发展。如今新装的风电场,基本上以兆瓦级以上的风力发电机为主。风力发电机可分为异步电机与同步电机,异步电机包括双馈发电机和笼型发电机,而同步发电机一般是永磁同步发电机。
随着国民经济的持续、健康、快速的发展,我国对电力的需求也随之不断增大,发电机的单机容量不断增加,需要安装永磁电机的空间受到限制,所以电机在设计制造时尽量的缩小体积,冷却气体流动的空间也很小,使得电机内部产生的热量不易散出,造成电机发热严重,温升过高。温升过高会影响电机性能,甚至损毁其所使用的永磁体材料,永磁体发生不可逆的退磁现象,严重影响其安全性、稳定性,从而使电机无法正常运行,对工业生产与国民日常生活造成不可避免的损失。所以对于永磁电机有效的温升计算与合理的散热方式尤为重要,以便更好的预测和避免事故的发生。
1.风力发电电机耦合研究现状
随着电机容量的不断增大,电机运行时出现新的问题也越来越多,比如电机温升过高导致发热严重。怎么在增加电机容量的同时,还能保证电机温升在一个合理的范围之内,这就需要电机具有可靠高效的通风冷却系统。电机冷却系统能够快速的将电机产生的热量带走,从而降低电机温升。在保证发电机拥有较长的工作时间,还要保证电机工作在允许的温升范围,电机热分析也因此成为电机设计中的重要环节。近年来,有很多国内和国外的优秀学者,对电机内流体场和温度场进行了一系列的研究,并在这些领域,取得了显著成果。
感应电机场路耦合分析
ANSYS低频电磁场的场路耦合分析功能及 感应电机场路耦合分析应用实例ANSYS程序的电磁场分析功能分为低频和高频这两个主要的分析模块,在低频电磁场分析部分,其功能涵盖静态磁场分析、谐波(交流)磁场分析、瞬态磁场分析、静电场分析、电流传导分析、电路分析、场路耦合分析等内容。本文重点介绍场路耦合分析的一些应用技巧,并以一个两极三相感应电机启动状态的场路耦合分析为例予以简要说明。对于其它分析类型,可参考ANSYS相应的技术说明手册。1、 择合适的单元对于场路耦合分析,场分析模型中有两种类型的终端条件实现与电路的联接:电路供电绞线圈和电路供电块导体。在二维状态下,场分析中与电路联接的部分必须用53号单元,而三维时必须用97号单元,这两种单元的第一关键选项设置为3时,表示电路供电绞线圈,其第一关键选项设置为4时,表示电路供电块导体。在路分析模型中的124号电路单元里,也有两种类型的单元选项与上面两种形式对应,以实现“联接”,当其第一关键选项设置为5时,为二维或三维绞线圈单元,设置为6时,为二维块导体单元,设置为7时,为三维块导体单元。当这些电路单元的类型设置与场单元的一致、并共享某些节点后,即实现了联接,如下所述。2、 实现联接对于二维场路耦合分析,场分析模型中的每一个电路耦合绞线圈(53号单元的Keyopt(1)=3)和电路耦合块导体(53号单元的Keyopt(1)=4)上,必须分别耦合所有节点的电流自由度(CURR)和电动势自由度(EMF)。在定义电路中的绞线圈单元(124号单元的Keyopt(1)=5)或块导体单元(124号单元的Keyopt(1)=6)时(这两种单元都只有I、J、K三个节点),其K节点必须为场模型中相应绞线圈或相应块导体上的一个节点。对于三维场路耦合分析,场分析模型中的每一个电路耦合绞线圈(97号单元的Keyopt(1)=3)上,必须耦合所有节点的电流自由度(CURR)和电动势自由度(EMF)。在定义电路中的绞线圈单元(124号单元的Keyopt(1)=5)时(此时该单元共有I、J、K三个节点),其K节点必须为场模型中相应绞线圈上的一个节点。三维块导体的定义和联接要稍微麻烦些,首先,场模型中的块导体上,其两个与路联接的端面需分别设置场路耦合界面标志(MCI分别等于+1和-1);其次,在定义电路中的块导体单元(124号单元的Keyopt(1)=7)时(此时该单元共有I、J、K、L四个节点),其K节点必须为前面MCI=-1的那个面上的一个节点,其L节点必须为前面MCI=+1的那个面上的一个节点;最后,再进行一系列自由度耦合操作:一是耦合电路单元的I节点和K节点所在面上所
多物理场耦合模型
多物理场耦合模型是指将多个物理场的模型进行耦合,考虑它们之间的相互作用和影响。常见的多物理场耦合模型包括电磁场和热场的耦合、电磁场和机械场的耦合、电磁场和流体场的耦合等。
在多物理场耦合模型中,不同物理场之间的耦合关系可以通过方程组来描述。这些方程组可以是偏微分方程、积分方程或者代数方程。通过求解这些方程组,可以得到物理场的分布和相互作用的结果。
多物理场耦合模型的应用非常广泛。例如,在电磁场和热场耦合模型中,可以用于研究电子器件的温度分布和热传导问题,对于电子器件的设计和优化具有重要意义。在电磁场和机械场耦合模型中,可以用于研究电动机的电磁力和机械振动问题,对于电动机的性能分析和噪声控制具有重要意义。在电磁场和流体场耦合模型中,可以用于研究电磁泵、电磁阀等设备的工作原理和性能。
多物理场耦合模型的求解通常需要借助数值方法,如有限元法、有限差分法、边界元法等。这些数值方法可以将多物理场耦合模型离散化为一个离散的方程组,通过迭代求解来得到物理场的分布。
场路耦合分析汽轮发电机瞬态参数
关键词
汽轮发 电机 ; 瞬态参数 ; 场路耦合
中 图分 类 号 :M3 12:M 1 文 献 标 识 码 : 文 章 编 号 :0 87 8 ( 0 1 0 -0 10 T 0. T 31 A 10 -2 1 2 1 )60 1 - 4
Fil Cic t Co pl e d- r ui u i Ana y i n a i n r me e s o r n ne a o ng l ss o Tr nse tPa a t r f Tu bi e Ge r t r Zh n e g o g a g Ch n l n
爆' 龟机
( POIN P O FEE TI M C IE E LS —R O LCRC A HN ) X O
第6 1 第6 4 01 6 卷( 期 2 1 期) 总 3 年
场路 耦 合 分析 汽பைடு நூலகம் 发 电机 瞬 态 参 数
张承 龙
佳 木斯 电机 股份有 限公 司, 黑龙 江佳木 斯 ( 5 0 2 140 )
1 场 路 耦 合分 析 介绍
场路耦合就是在有限元分析过程中外部控制 电路与电机 内电磁场相互作用分析的过程。在汽
用, 关于如何建 立 A s aw l2 no M x e D模 型的文章 l f l 和实例介绍很 多, 本文不再赘述。下面将汽轮发 电机建模时需要注意 的地方做一下简要说明。 2 2 1 转子输入设置 .. 在 M x e 1中 , aw l 3 汽轮发电机 的转子与其它 l 2 类型电机转子输入有很大的不同, o r R t 设置窗口 o
电机电磁场的仿真分析
电机电磁场的仿真分析
̶ ̶ ANSYS软件应用
ANSYS电磁场分析简介
ANSYS磁场分析的有限元公式是麦克斯韦尔方程 组导出,计算的主要未知量(自由度)是磁势或磁通量, 其它磁场量则由这些自由度得来。
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,并可以进行力、力 矩、源输入能量、感应系数、端电压和其它参数的计算。
ANSYS电磁场分析简介
电磁场的源:电流、外加磁场、永磁体 在电磁场分析中要计算的量:磁通密度、磁场强度、磁力及 磁矩、阻抗、电感、能量损耗等 电磁场单元:PLANE13、PLANE53、CIRCU124、 SOLID96、SOLID97、PLANE121、INFIN9等。 电磁场分析的步骤:
– 创建物理环境; – 建立模型,划分网格,赋予特性; – 加边界条件和载荷; – 求解; – 后处理(查看计算结果)。
ANSYS电磁场分析简介
ANSYS软件提供了两种工作模式,即人机交 互方式(GUI方式)和命令流输入方式(BATCH 方式)。
ansys电机电磁、热流体耦合分析及工程应用
400.00 Time [ms]
500.00
600.00
700.00
800.00
Maxwell2D 空载仿真结果
铁耗
1750.00
XY Plot 6
1_high_noload
ANSOFT
1500.00
Manufacture Factor*:2
Data
Voltage(V)
No Load Test Data Maxwell 2D
6000 33.37
12.86 /
6000 34.5
13 1499.99
1250.00
Current(A)
SolidLoss+CoreLoss [kW]
1000.00
Test data: 12.86 kW
Curve Info SolidLoss+CoreLoss avg_t780to800 13.0039
三相感应电机:电磁设计
Output Power: 1120 kWatt Rated Voltage: 6000 V Line Current: 125 A rms Pole Number: 4 Rated Torque: 7303 N-m
Data
Voltage(V) Current(A) Core Loss(kW) Speed (r/min)