Ansys电机电磁震动和噪声分析流程
ANSYS计算噪声
ANSYS计算噪声
噪声是一种普遍存在于自然界和人类活动中的非期望声音。在工程领域中,噪声是一种不可忽视的问题,可能会对人类健康和环境产生负面影响。因此,对于噪声的计算和分析是非常重要的。
在进行噪声计算之前,首先需要进行几何建模和网格划分。几何建模可以基于实际的CAD模型,或者使用ANSYS提供的建模工具来创建几何对象。在几何建模完成后,需要对几何体进行网格划分,将其离散成小的单元,以便进行数值计算。
在进行噪声计算时,可以采用模态分析方法来获取结构的振动特性。模态分析可以得到结构的固有频率、振型和振动模态。这些信息对于噪声计算非常重要,因为噪声的产生和传播通常与结构的振动有关。
在ANSYS中进行模态分析时,可以选择不同的振动模态来计算。模态分析可以用来确定结构的固有频率,以及与频率相关的振型。通过分析振型和固有频率,可以确定可能导致噪声的振动模态。
另一种常用的噪声分析方法是频率响应分析。频率响应分析可以用来预测结构在特定激励条件下的响应,包括振动和噪声。在进行频率响应分析时,可以根据实际情况选择不同的激励条件,例如声源的位置和大小,以及结构的边界条件。
在ANSYS中进行频率响应分析时,可以通过施加特定的激励频率和幅度来模拟实际的工况。通过分析结构的响应,可以了解在不同频率下结构产生的振动和噪声。
除了模态分析和频率响应分析之外,ANSYS还提供了声学分析模块,用于计算和分析结构的声学性能。声学分析可以用来预测结构在不同频率
下产生的噪声水平。在进行声学分析时,可以考虑声源的位置和大小,以
一种Maxwell和Workbench电机磁-固耦合仿真的简便方法
ANSYS Maxwell v2014 培训教材
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Maxwell v2014
启动ANSYS Workbench
启动Workbench 选择 Windows 开始菜单,点击 All Programes > ANSYS 15.0 > Workbench 15.0 确保Maxwell 2D、Harmonic Response 等求解器,显示在Workbench左侧的窗 口中,如右图。
WS01
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
导入Maxwell Project 文件
用户可以在 Workbench 中启动 Maxwell 2D,并新建分析 project;也 可以在Workbench 导入已有的 Maxwell project 文件。本例采用后者。
导入Maxwell 文件 选择 Workbench 菜单 File > Import 将默认的文件类型改为 Maxwell Project File (*.mxwl) 浏览到 Maxwell 文件保存的路径 选择文件 “Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.mxwl”,并打开。
Approximation
在弹出的 Surface Approximation 窗口中, 1. 将名字改成 SurfApprox_ToothTips 2. 设置 maximum surface deviation (length) 为 0.001 mm 3. 点击 OK
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电磁兼容仿真软件解析
ANSYS电磁兼容仿真设计软件
用途:用于电子系统电磁兼容分析,包括PCB信号完整性、电源完整性和电磁辐射协同仿真,数模混合电路的噪声分析和抑制,以及机箱系统屏蔽效能和电磁泄漏仿真,确保系统的电磁干扰和电磁兼容性能满足要求。
一、购置理由
1现代电子系统设计面临越来越恶劣的电磁工作环境,一方面电子系统包括了电源模块、信号处理、计算机控制、传感与机电控制、光电系统及天线与微波电路等部分,系统内部相互不发生干扰,正常工作,本身就非常困难;另一方面,在隐身、电子对抗、静放电,雷击和电磁脉冲干扰等恶劣电磁环境下,设备还需要有足够的抗干扰能力,为电路正常工作留有足够的设计裕量。为了确保xx系统的工作可靠性,设备必须通过相关的电磁兼容标准,如国军标GJB151A,GJB152A。
长期以来,设备的电磁兼容设计和仿真一直缺乏必要的仿真设计手段,只能依赖于设备后期试验测试,不仅测量成本高昂,而且,如果EMI测量超标,后续的查找问题和修正问题基本上依赖于经验和猜测。而解决电磁兼容问题,也只能靠经验进行猜想和诊断,采取的措施也只能通过不断的试验进行验证,这已经成为制约我们产品进度的重要原因。。
2目前我所数字电路设计的经验和手段已经有很大改善,我们在复杂PCB布线、高速仿真方面取得了很多的成果和经验,并且已经开
始高速通道设计的预研。在相关PCB布线工具的帮助下,将复杂的多电源系统PCB布通,确保集成电路之间的正确连接已经基本上没有问题。但是随着应用深入,也存在一些困难,特别在模拟数字转换、高速计算与传输PCB和系统的设计中,我们不仅要保证电路板的正常工作,还要提高关键性的技术指标,例如数模转换电路的有效位数、信号传输系统的速率和误码率等,此外,还要满足整个卫星电子系统的电磁兼容/电磁干扰要求,为此,我们迫切需要建立的仿真功能包括:
ansys vatt用法 -回复
ansys vatt用法-回复
“Ansys VATT用法”是一个关于Ansys VATT软件的主题,下面将逐步回答您的问题。
第一步:介绍Ansys VATT
Ansys VATT(Vibration Acoustics Turbomachinery Toolkit)是Ansys 公司开发的一款用于分析旋转机械系统的振动和噪声特性的专业软件工具。它基于有限元方法和双组分流动理论,可用于评估旋转机械的性能和可靠性。Ansys VATT具有出色的分析和预测能力,适用于多种工业领域,如航空航天、汽车和能源。
第二步:Ansys VATT的主要特点和功能
1. 双组分流动理论:Ansys VATT使用双组分流动理论对气体流动进行建模,可考虑旋转机械中旋转部件和相对静止部件之间的相互作用。
2. 振动分析:软件可以准确预测机械系统的振动响应,帮助工程师确定可能引起问题的源头。
3. 噪声分析:Ansys VATT可以根据旋转机械的振动特性和流体力学特性,计算预测噪声级别。
4. 动力学仿真:软件提供静态和动态分析功能,可以评估旋转机械在运行过程中的各种状态。
5. 多物理场模拟:Ansys VATT能够集成热传导、热辐射和流体流动等多种物理场,准确分析旋转机械的复杂行为。
第三步:Ansys VATT的使用步骤
1. 建立模型:根据实际的旋转机械系统,使用Ansys VATT提供的建模工具创建几何模型。可以进行简化模型或详细模型,根据需要选择。
2. 设置材料和边界条件:为模型的各个部分分配适当的材料属性,并设置边界条件,如约束和载荷。
基于ANSYS Workbench平台的电机电磁噪声仿真分析
基于ANSYS Workbench平台的电机电磁噪声仿真分析
电动机与发电机等电力设备的噪声起因很多,有电磁振动噪声、机械噪声及流致噪声等等,本文通过ANSYS公司的官方案例为操作背景,详细介绍如何将作用在定子上的瞬态电磁力作为结构谐响应分析的载荷计算振动噪声。
1.电磁模型建立与分析
如图1所示为一个电机模型,电机的额定输出功率为550W,额定电压为220V,极对数为4,定子齿数为24个,转子的转速为1500rpm,求电磁振动产生的噪声大小。
本算例使用的模块如下:
RMxprt模块:建立电机类型;
Maxwell模块:2D瞬态电磁场计算;
Structural模块:3D谐响应分析计算;
Acoustics ACT模块:噪声计算
注:Acoustics ACT模块需要单独安装,请用户到官方网站上自行下载。
图1电机模型
电机的电路模型如图2所示。
图2电机电路模型
1)启动Workbench。在Windows XP下单击“开始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench 15命令,即可进入Workbench主界面。
2)保存工程文档。进入Workbench后,单击工具栏中的按钮,将文件保存为“zhendongzaosheng.wbpj”,单击Getting Started窗口右上角的(关闭)按钮将其关闭。
3)双击Toolbox→Analysis System→RMxprt模块建立项目A,如图3所示。
4)双击项目A中的A1栏进如RMxprt电机设置平台,如图4所示。
图3RMxprt模块图4RMxprt平台
基于ANSYS的鼓式制动器及振动噪声研究_李善锋
基于ANS YS 的鼓式制动器
及振动噪声研究
吉林铁道职业技术学院汽车工程系 李善锋
摘 要 利用AN SYS 软件分别建立了制动蹄、制动鼓、摩擦衬片和制动底板的三维有限元模型。在模态分析的基础上提出了修改制动蹄、制动鼓、制动底板的结构参数、材料参数以及在模型上添加质量块或加强筋的方法以错开各零部件的固有频率范围降低振动噪声。最后对修改后的各零部件进行了模态分析,初步验证了措施的有效性。关键词 AN S Y S 鼓式制动器 有限元 振动噪声
1 引言
鼓式制动器因其结构紧凑,性能可靠,制动功率大,成本低,在卡车和大中型客车中广泛应用。但由于环保要求的提高及汽车使用者对于乘用舒适性的要求,制动噪音问题仍然是一个迫切需要解决的问题。
2 有限元模型
鼓式制动器主要部件,如制动鼓、制动底板、制动蹄、摩擦片常为制动器噪声的主要振源。研究制动噪声机理,就应该建立制动鼓、制动底板、制动蹄、摩擦片的三维模型。为了便于有限元计算,适当的忽略一些小的圆角、圆孔、凸台和凹槽等结构。
在ANSYS 中建立有限元模型时,根据制动器的几何结构选用八节点六面体实体单元类型,在模态分析中采用SOLI D 45单元。综合考虑模型的计算经济性及网格的质量等问题,对制动器各部分进行网格划分。
对制动鼓实体模型进行网格划分,建立制动鼓的有限元模型,如图1所示。结点数5033个,单元数14774个。对制动蹄实体模型进行网格划分,建立制动蹄的有限元模型,如图1所示。结点数4552个,单元总数15930个。对摩擦衬片实体模型进行网格划分,建立摩擦片的有限元模型,如图1所示。结点数203个,单元总数508个。对制动底板实体模型进行网格划分,建立制动底板的有限元模型,如图1所示。
ansys分析入门基础篇
动力学分析用于研究结构在动态载荷作用下的响应,包括瞬态动力学分析和模态分析。
详细描述
瞬态动力学分析用于模拟结构在随时间变化的载荷作用下的响应,可以得出结构在不同时刻的位移、 速度和加速度等。模态分析则用于研究结构的固有频率和振型,了解结构的振动特性,有助于避免共 振和优化结构的动态性能。
案例三:热力学分析
总结词
网格划分是将连续的几何模型离散化为有限个小的单元,是有限元分析的关键步 骤。
详细描述
在ANSYS中,网格划分通常采用自动或手动方式进行。自动网格划分适用于规则 形状的模型,而复杂形状的模型则需要手动划分。网格的质量直接影响分析结果 的精度和可靠性,因此需要合理选择网格大小和类型。
边界条件设置
总结词
边界条件设置是ANSYS分析中重要的环节,它定义了模型在 边界上的约束和载荷条件。
详细描述
在ANSYS中,边界条件设置包括固定约束、载荷、温度、压 力等。用户需要根据实际情况选择合适的边界条件,并确保 边界条件的正确性和合理性。边界条件的设置对于分析结果 的准确性和可靠性至关重要。
03 加载与求解
航空航天
ANSYS在航空航天领域广泛应用于飞机、 火箭、卫星等的设计和优化,提高产品性 能和安全性。
能源
ANSYS在能源领域应用于风力发电机、核 能设备、太阳能电池板等的设计和优化, 提高设备效率和安全性。
Ansys电机电磁震动和噪声分析流程
ANSYS 中国
5
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
模型Validation检验
检验 Maxwell 模型 点击菜单 Maxwell 2D >Validation Check 点击 Close 按钮 Note:在信息窗口中,参看错误和警告信息;如有错误信息,需按照 提示修正错误。
Maxwell 求解
Maxwell求解 点击菜单 Maxwell 2D > Analyze All
查看 Maxwell 仿真结果
关闭 Maxwell
关闭 Maxwell 界面 点击菜单File > Close Desktop
Baidu Nhomakorabea
保存 Workbench Project
保存 Workbench Project 返回到 Workbench 主界面中 选择菜单 File > Save 保存为文件名 “Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.wbpj”
导入谐响应分析几何模型
导入谐响应分析几何模型 右键点击 Harmonic response 分析上的 Geometry(B3), 选择Import Geometry > Browse , 选择培训用文件 “stator.x_t”。
链接 Maxwell 与 Harmonic response
基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程
基于ANSYS平台的电机NVH仿真分析流程
1前言
电机NVH是指电机在运行过程中对外表现出的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness),其主要包括三个来源,即电磁噪声、机械噪声和空气动力噪声,
在这三类噪声中,电磁噪声的频率相对来说处于高频段,尤其是与驱动器开关频率相关的
电磁噪声的频率刚好处于人耳最敏感的噪声频率区间,其幅值基本上决定了电机NVH的整
体指标,同时相较于其他两类噪声,电磁噪声更容易通过电机电磁和机械结构的优化设计
进行有效的抑制,因此电机电磁振动噪声是我们重点关注的对象。
由于电机NVH问题的相关理论复杂,同时涉及电磁/结构/声学多学科,是典型的多物理场耦合问题,其仿真分析具有一定难度。在ANSYS2019中,利用Maxwell2D/3D快速
仿真电机在多转速下定、转子表面的频域电磁力并无缝链接到Workbench平台Harmonic
Response模块进行多转速谐响应分析,得到电机的ERP Level Waterfall图,用于分析电机
在各转速下的谐振情况;同时多转速谐响应分析结果也可传递到Harmonic Acoustics模块
进行Sound Power Level Waterfall的分析,用于进一步对电机噪声水平进行评估。另外,借
助于多目标优化模块可对包括电机NVH在内的各项性能指标进行参数化寻优,快速实现产
品迭代创新。
本文以典型的8极48槽内置式永磁电机为例,详细介绍在ANSYS平台下电机NVH 仿真分析的流程,希望对各位工程师有所帮助。
ANSYS模态分析详
ANSYS模态分析详解
1. 简介
ANSYS是一款常用的工程仿真软件,其模态分析功能能够帮助工程师快速分析和优化结构的自振频率和振型,进而提高结构的可靠性和性能。本文将详细介绍ANSYS模态分析的原理、操作步骤和实际应用。
2. 模态分析原理
模态分析是一种通过分析结构的固有振动特性来研究结构的方法。在模态分析中,首先需要建立结构的有限元模型,然后通过求解结构的固有频率和振型,得到结构的模态数据,包括自振频率、自振模态和模态质量等。结构的固有频率和振型是结构设计和安全评估的重要依据。
3. 模态分析步骤
3.1. 几何建模
在进行模态分析之前,需要首先进行结构的几何建模。ANSYS提供了强大的几何建模工具,可以通过手工绘制、导
入CAD模型或直接建立几何实体进行建模。建模过程中需要注意几何的精确性和几何尺寸的准确性。
3.2. 材料属性设置
对于模态分析来说,材料的物理属性是非常重要的。在ANSYS中,可以通过定义材料属性来描述材料的力学性能,包括弹性模量、泊松比、密度等。合理的材料属性设置可以更准确地预测结构的固有频率。
3.3. 约束和加载条件设置
在模态分析中,需要设置结构的约束和加载条件。约束条件可以是支撑约束、固连约束或自由约束,加载条件可以是点载荷、面加载或体加载。通过合理的约束和加载条件设置,可以模拟实际工况下的结构响应。
3.4. 网格划分与单元属性设置
在进行模态分析之前,还需要对结构进行网格划分和单元属性设置。ANSYS提供了多种网格划分算法和单元类型,可以根据结构的几何形状和材料特性选择合适的划分算法和单元类型。合理的网格划分和单元属性设置可以提高计算的精度和效率。
基于ANSYS Maxwell的电机多目标优化分析
基于ANSYS Maxwell的电机多目标优化分析
1前言
电机设计是一个比较复杂的问题,不能仅仅考虑单个指标,而是要考虑一组设计指标,包括效率、成本、转矩、振动、温升、控制等。这些指标经常相互矛盾、相互掣肘,例如性能与成本、效率与脉动、空载性能与负载性能、电磁性能与振动噪声性能等。这时候,我们需要用到一些数学上的优化算法来求取最优解,事实上当优化目标比较多的时候,一个绝对的最优解并不存在的,往往是一个指标变好,另一个指标可能会变差。我们通过优化方法得到的优化解,往往不是一个点,是一组解,也称为Pareto最优解,而这个过程也称为多目标优化。
优化分析是数学方法,必须要基于精确的电机分析技术才有意义,否则优化分析只能是空中楼阁,中看不中用。而幸运的是随着计算机技术和有限元的发展,电机分析和设计的方法由最初的经验设计、路算法分析,发展到基于有限元的电磁场、温度场和结构场分析,一直到现在的多物理场耦合分析,电机分析的精度和速度都大大提高,这给电机的多目标优化分析提供了基础。
一个完整的有工程意义的电机多目标优化流程,必须具备以下几个条件。
(1)输入模型的参数化,包括几何尺寸、温度、激励等
(2)输出变量的参数化,转矩、效率、谐波分量、成本、噪声等
(3)分析流程的全自动化,如果优化过程涉及到多个分析模型、甚至是多个不同物理
域的模型,他们之间的数据传递必须能够无缝连接,而且能够全自动完成
(4)求解器要能够支持多任务并行计算,多目标优化可能需要计算成百上千种方案,
多任务并行计算能有效的加快分析进度
(5)需要有一个高效的优化工具,支持遗传、粒子群等多目标优化算法
211104886_Halbach结构永磁电机的电磁振动与噪声分析
电气传动2023年第53卷第4期
ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.4摘要:针对转子为Halbach 结构的永磁电机进行额定功率下的电磁振动和噪声分析,建立了永磁电机径向力波的解析表达式,并分析了引起振动和噪声的两类主要力波,通过解析法确定了电机的主要噪声源。为了表征Halbach 结构电机的电机特点及其振动噪声性能,比较了Halbach 结构和普通径向充磁结构的两台电机,针对这两台电机分别进行气隙磁密的分析,以及振动和噪声的比较。对比分析结果表明,Halbach 结构的永磁电机转子轭部更薄,重量更轻,气隙磁密正弦度更高。但由于径向气隙磁密3次谐波含量的不同,Halbach 结构永磁电机的主要激振频率下的振动加速度幅值相比传统径向充磁结构的永磁电机高出9.56%,总声压级高出0.65dB 。分析结果为机泵一体化装备的电机选择和设计提供了研究基础。
关键词:Halbach 结构充磁;传统径向充磁;永磁同步电机;振动;噪声中图分类号:TM351
文献标识码:A
DOI :10.19457/j.1001-2095.dqcd23510
Electromagnetic Vibration and Noise Analysis of Halbach Permanent Magnet Motor
LU Xihao ,QIAO Mingzhong ,ZHANG Chi
(College of Electrical Engineering ,Naval Engineering University ,Wuhan 430000,Hubei ,China )Abstract:In view of the electromagnetic vibration and noise analysis of permanent magnet motor with Halbach structure at rated power ,the analytical expression of radial force wave of permanent magnet motor was established ,and two kinds of main force waves which cause vibration and noise were analyzed.The main noise sources of the motor were determined by analytic method.In order to characterize the motor characteristics of the Halbach structure motor and its vibration and noise performance ,two motors of Halbach structure and common radial magnetization structure were compared.For these two motors ,the analysis of the air gap flux density and the comparison of vibration and noise were carried out.The comparative analysis results show that the permanent magnet motor rotor yoke of Halbach structure is thinner ,lighter ,and the air gap flux density is more sinusoidal.However ,due to the different third harmonic content of radial air gap flux density ,the vibration acceleration amplitude under main excitation frequency of Halbach permanent magnet motor are 9.56%higher than those of traditional radial magnetization permanent magnet motor ,and the total sound pressure level is 0.65dB higher.The analysis results provide a research foundation for the selection and design of the motor of the integrated pump-mechanical equipment.
Ansys Maxwell 电机径向力波仿真
(23)力密度输出 类似的,可以求出某点力波随时间的变化关系:
(24)力密度输出 以上输出了某一时刻空间的径向力波、某一点任意时刻的径向力波,如果查看径向力波 同时与空间、时间的关系,可以采用 3D Retangle 输出方式:
(25)3D 力密度输出 (26)3D 力密度输出
(5)磁感应矢量 (6)求取磁感应矢量 x 分量
(7)求取 cos(θ)
(8)求取 t cos
类似的步骤求取 t sin ,如下图示(9)
(9)求取 t sin
(10)将 t cos 与 t sin 相加获得
获得 的表达式后,按图(11)把 表达式存入 Named Expressions :
(11)将 的表达式存入 Named Expressions 点击 OK 确认后,如图(12)所示,Named Expressions 栏将出现如图(13)所示的 及其表达 式。
ANSYS Maxwell 电机径向力波仿真
1 前言
电机振动与噪声一直是困扰工程师的难题,严重时可成为决定产品能否满足标准限值的瓶 颈和能否稳定运行的关键因素。电机振动和噪声的原因有很多,永磁同步电机在运转过程中会 产生机械振动、空气动力学噪声和电磁噪声。机械振动、空气动力学噪声已研究出了多种解决 方案,但电磁噪声无法彻底消除,是很多永磁同步电机的主要振动噪声源。电磁噪声是由电机 气隙磁场中各次谐波磁场作用于电机铁心产生的径向电磁力形成的。如果电磁力的某些阶次谐 波频率与电机的固有频率相近,则会产生共振,从而产生较大的振动和噪声,甚至损坏电机。 为了在竞争中立于不败之地,控制成本的同时,设计人员在研发初期就应该意识到电磁振动噪 声问题,妥善处理力波的阶次和气隙磁密幅值,从源头上降低电磁振动的响应量。
ansys电机CAE解决方案(安世亚太)
电机CAE解决方案安世亚太科技股份有限公司
目录
1. 电机概述 (3)
1.1 电机的定义 (3)
1.2 电机的作用和地位 (3)
1.3 电机的分类 (4)
1.4 电机的发展 (4)
2. 直流电机 (9)
2.1 直流电机的工作原理 (9)
2.2 直流电机的构造 (10)
3. 异步电机 (14)
3.1 异步电机的构造 (14)
3.2 异步电机的工作原理 (17)
4. 电机中的关键部件和关键技术 (19)
5 电机关键工程问题及相关专业问题 (25)
5.1 电机关键工程问题 (25)
5.2 关键工程问题涉及的专业问题 (25)
6. 电机仿真需求 (27)
6.1 电机强度、刚度分析 (27)
6.2 电机振动特性分析 (27)
6.3 电机疲劳寿命分析 (28)
6.4 电机的温升与散热分析 (28)
6.5 电机噪声分析 (28)
6.6 电机电磁分析 (29)
7. 电机仿真解决方案 (30)
8. 电机CAE应用案例 (32)
9. 技术支持与服务 (40)
10. 电机行业用户 (43)
1. 电机概述
1.1 电机的定义
广义言之,电机可泛指所有实施电能生产、传输、使用和电能特性变换的机械或装置。
相比广义电机定义,通常所说的电机多为狭义电机,主要指那些依据电磁感应定律和电磁力
定律实现机电能量转换和信号传递与转换的装置。依此定义,严格地说,这类装置的全称应该是电磁式电机,但习惯上已将之简称为电机。虽然涵义上是狭义的,但就目前来说,能够大量生产电能、实施机电能量转换的机械主要还是电磁式电机。
1.2 电机的作用和地位
《ANSYS入门培训》课件
实验过程 实验要求
实验室实践包括模型构建、求解和后处理等多个 环节。
实验要求学生掌握ANSYS的基本概念和使用方法。
实验获得
实验可以让学生深入理解ANSYS的工作原理,提 高应用能力。
ANSYS入门培训的考核方式
ANSYS的入门培训需要进行考核,以评估学员的掌握程度。
理论知识考核
理论知识考核可以考察学员 对ANSYS理论知识的掌握情 况。
求解器
ANSYS有多种求解器,包括静力分析、热应力分析、 疲劳分析、模态分析等。
有限元分析
ANSYS使用有限元分析方法,能够精确求解各种工 程问题。
计算流体力学
ANSYS可以进行复杂流体的数值计算,如湍流流动、
ANSYS的后处理和可视化
ANSYS可以进行多种后处理和可视化工作,以更直观地呈现分析结果。
3
电磁场分析
ANSYS可以进行电磁场分析,如电磁兼容性、高频电磁、电磁散射等。
ANSYS软件的安装和配置
安装和配置ANSYS需要一定的技术水平,最好是请专业人士进行操作。
1 系统要求
需要64位操作系统、4GB 内存以及图形加速器等硬 件条件。
2 安装过程
安装过程比较繁琐,需要 进行多项配置,需要注意 相关参数的设置。
3 软件更新
软件的更新比较频繁,需 要及时关注ANSYS的官方 网站进行更新。
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ANSYS 中国
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电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
ANSYS 中国
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电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
启动 Maxwell
导入 Maxwell 文件成功后,在 Workbench 的工作区会出现一个Maxwell Design。 启动 Maxwell 双击 Maxwell Design 上的 Maxwell 2D 标签,弹出 Maxwell 2D界面。
2.
ANSYS 中国
3
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
网格剖分
在原有网格剖分的基础上,加密网格剖分 加密定子齿尖网格剖分 按住Ctrl 键,依次选择6个定子齿尖模型 点击菜单Maxwell 2D > Mesh Operations > Assign > OnSelection > Length
Based
导入Maxwell Project 文件
用户可以在 Workbench 中启动 Maxwell 2D,并新建分析 project;也 可以在Workbench 导入已有的 Maxwell project 文件。本例采用后者。
导入Maxwell 文件 选择 Workbench 菜单 File > Import 将默认的文件类型改为 Maxwell Project File (*.mxwl) 浏览到 Maxwell 文件保存的路径 选择文件 “Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.mxwl”,并打开。
Maxwell 分析模型介绍
分析模型为 Prius 电机的二维分析模型。 瞬态分析模型的各项设置已经设置好。 如需要详细了解如何设置电机的瞬态分析模型,请查看其他相关培训文件。
定子铁心
Phase C Phase B 转子 轴 Phase A Phase C
磁钢
Maxwell 模型修改
为了精确分析定子齿部的径向电磁力,并将力密度的分布耦合到后续的谐响应分 析中。需要将定子齿部“分割”出来,并施加更细密的网格剖分。
调整仿真时间与步长
双击 Projects 管理窗口上的 Analysis>Setup1 设置仿真停止时间 Stop Time 为10ms 设置时间步长 Time Step 为 50us 点击 OK
激活瞬态电磁场与谐响应分析的耦合分析选项
激活瞬态电磁场与谐响应分析耦合分析选项 点击菜单Maxwell2D > Enable Harmonic Force Calculation 在弹出的Enable Harmonic Force Coulping 窗口中, 1. 选中Enable Force Calculation, 2. 在每一个齿尖模型的选择框中,打勾如下图。 3. 点击 OK 。 Maxwell将会在最后一个完整周期, 计算每一个选中物体的瞬时电磁力, 并通过傅里叶分析,转化成频域的 电磁力数据,频率范围是从直流到 DC to 1/(2*dT).
Approximation
在弹出的 Surface Approximation 窗口中, 1. 将名字改成 SurfApprox_ToothTips 2. 设置 maximum surface deviation (length) 为 0.001 mm 3. 点击 OK
ANSYS 中国
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电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
பைடு நூலகம்ANSYS 中国
2
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
几何模型修改 修改选择模式 1. 选择菜单 Edit > Select > Objects ; 2. 或从键盘,点击快捷键 “O” 。 复制定子铁心 1. 用鼠标,在图形窗口点击定子铁心。
点击,菜单 Edit > Copy 3. 点击,菜单 Edit > Paste 4. 在模型列表里面,会多出来一个物体 Stator1。 建一个辅助圆 1. 点击菜单 Draw > Circle ; 2. 在坐标输入区域,输入圆心的坐标点 X:0 ; Y:0 ; Z:0 ;点击回车键确定。 3. 在坐标输入区域,输入半径 dX:84 ; dY:0 ; dZ:0 ;点击回车键确定。 4. 在模型列表里面,会出现新部件 Circle3 。 建立定子齿尖部分模型 1. 按住Ctrl 键,先选择物体Stator1,再选择Circle3 2. 点击菜单, Modeler > Boolean > Intersect 3. 点击 OK 按钮 建立定子背板模型 1. 按住Ctrl 键,先选择物体Stator1,再选择Stator1 2. 点击菜单, Modeler > Boolean > Subtract 3. 在弹出的窗口中,选择Blank Parts:Stator1;Tool Parts: Stator1 4. 选择 Clone tool objects before subtracting: 5. 点击 OK 按钮 修改定子齿尖模型属性 1. 在模型列表选择物体Stator1,右键点击Properties 2. 在弹出的属性窗口中,将 Name 改成 ToothTips 3. 点击菜单 Modeler > Boolean > Separate Bodies
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
启动ANSYS Workbench
启动Workbench 选择 Windows 开始菜单,点击 All Programes > ANSYS 15.0 > Workbench 15.0 确保Maxwell 2D、Harmonic Response 等求解器,显示在Workbench左侧的窗 口中,如右图。
在弹出的 Element Length Based Refinement 窗口中, 1. 将 Name 改成 Length_ToothTips 2. Restrict length of Elements: 3. Maximum Length of Elements: 0.25 mm 4. 点击 OK 改善曲线网格剖分 选中所有的物体( Ctrl + A) 点击菜单 Maxwell 2D > Mesh Operations > Assign > Surface