workbench电机电磁场有限元分析
Ansys电机电磁震动和噪声分析流程
![Ansys电机电磁震动和噪声分析流程](https://img.taocdn.com/s3/m/d2ba4132ff00bed5b9f31d8c.png)
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).
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
Workbench有限元静力学分析.ppt
![Workbench有限元静力学分析.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/69620e70ccbff121dc36831c.png)
固定不变的载荷和响应是一种假定,即假定载荷和 结构相应随时间的变化非常缓慢。
2.1 结构静力分析简介
静力分析所施加的载荷类型有
外部施加的作用力和压力 稳态的惯性力 强迫位移 温度载荷 能流
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.4 结构线性静力分析实例1
GUI分析步骤 b. 模型剖分
5)模型剖分:为了对应力集中区域进行较准确的捕捉,划分 有限元网格之前,通常需要对几何模型进行适当的剖分,以 利于网格的划分。选择Utility Menu>WorkPlane>Display Working Plane,然后选择Utility>WorkPlane>Offset WP by Increments,在Offset WP对话框的Degrees框中输入:0,-90,0 然后点击OK确定。
Basic>Analysis Options:选择Small Displacement Static Sol’n Option选项指定采用的求解器 实际上,求解控制对话框的绝大多数默认选项对于静力线性分
析是合适的,用户只需要作很少的设置。
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.2 施加载荷并求解
2.2 结构线性静力分析基本步骤
2.2.1 建模
选择的材料特性可以是线性或者是非线性,可以是各 向同性或者各向异性材料,并且可以随温度变化或者 与温度无关。
GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>-ConstantIsotropic/Orthotropic
选项获得结果数据,如应力和应变等。
ansys maxwell+workbench 2021 电机多物理场耦合
![ansys maxwell+workbench 2021 电机多物理场耦合](https://img.taocdn.com/s3/m/8563cd3603768e9951e79b89680203d8ce2f6ae2.png)
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。
2. ANSYS Maxwell+Workbench 2021简介:2.1 ANSYS Maxwell简介:ANSYS Maxwell是一款电磁场仿真软件,旨在帮助工程师和设计师将电磁设计与虚拟原型建模相结合。
它提供了广泛的功能和工具,用于建模、分析和优化各种设备和系统中的电磁场问题。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
![学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化](https://img.taocdn.com/s3/m/5d2ea9152f3f5727a5e9856a561252d380eb2023.png)
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大,能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件,主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块,使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务,如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤:(1)几何建模:通过Ansys的几何建模功能,用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
(2)加载和边界条件:在这一步骤中,用户需要为结构定义外部加载和边界条件,如施加的力、约束和材料特性等。
(3)网格生成:网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中,Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格,以便进行分析计算。
(4)材料属性和模型:用户需要为分析定义合适的材料属性,如弹性模量、泊松比等。
此外,用户还可以选择适合的分析模型,如静力学、动力学等。
(5)求解器设置:在这一步骤中,用户需要选择适当的求解器和设置求解参数,以便进行分析计算。
(6)结果后处理:在完成分析计算后,用户可以对计算结果进行后处理,如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例,演示有限元分析的基本步骤和方法。
workbench电机电磁场有限元分析
![workbench电机电磁场有限元分析](https://img.taocdn.com/s3/m/c2b76cff10661ed9ac51f366.png)
Workshop
1
2
10/1/2004
2
ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
You should see an end view of the motor geometry. Using the left mouse button (LMB) click on the blue dot adjacent to the triad in the lower right corner of the plot. This should result in the isometric view shown at right.
10/1/2004
Workshop
3
ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
1) Bring up the enclosure tool as
shown at right. This will be used to automatically create a
The image can be dynamically rotated as follows:
1) Position the mouse cursor on the display
2) Hold down the middle mouse button (MMB)
3) Move the mouse cursor
After editing the details, right click on “Air” in the tree. In the drop down list that appears, left click on “Generate”. This will create a cylindrical volume of magnetic domain in which to immerse the imported parts.
workbench maxwell热磁耦合
![workbench maxwell热磁耦合](https://img.taocdn.com/s3/m/ef239966cdbff121dd36a32d7375a417866fc199.png)
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。
2. 材料建模: 然后需要对材料进行建模,包括选择适当的导体材料和磁性材料,并设定其相应的热学和磁学参数。
Workbench Maxwell提供了广泛的材料库,用户可以根据需要选择合适的材料。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/ac5438b5856a561252d36fd5.png)
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5)依次选择菜单RMxprt→Machine Type,在弹出的电机类型选择对话框中单击Generic Rotating Machine选项,单击OK按钮,如图5所示。
6)单击Project Manager→RMxprt→Machine选项,在下面出现属性设置对话框中作如下设置:在Source Type栏中选择AC选项;在Structure栏中选择Inner Rotor选项;在Stator Type栏中选择SLOT_AC选项;在Rotor Type栏中选择PM_INTERIOR选项,如图6所示。
电磁场问题的有限元分析
![电磁场问题的有限元分析](https://img.taocdn.com/s3/m/5bf9606708a1284ac85043cb.png)
ANSYS电磁场分析首先求解出电磁场的磁势和电势, 然后经后处理得到其他电磁场物理量,如磁力线分布、磁 通量密度、电场分布、涡流电场、电感、电容以及系统能 量损失等
● 电力发电机 ● 变压器 ● 电动机 ● 天线辐射 ● 等离子体装置
9.1 电磁场基本理论
(4)ANSYS电磁场分析简介 2. ANSYS电磁场分析方法 (2)建立分析模型。 在建立几何模型后,对求解区域用选定的单元进行划分, 并对划分的单元赋予特性和进行编号。 单元划分的疏密程度要根据具体情况来定,即在电磁 场变化大的区域划分较密,而变化不大的区域可划分得稀 疏些。 (3)施加边界条件和载荷。 (4)求解和后处理。
过滤图形用户界面进入电磁场 分析环境。在ANSYS软件的 Multiphysics模块中,执行:Main Menu>Preferences,在弹出的对话 框中选择多选框“Magnetic-Nodal” 后,单击[OK]。
9.2 二维静态磁场分析
(2)二维静态磁场分析实例 (2) 建立模型 ①生成大圆面:Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Area >Circle>By Dimensions弹出如对话框,在对 话框中输入大圆的半径“6”.然后单击 [OK]。 ②生成小圆: MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Ci rcle>Solid Circle,弹出一个对话框,在“WP X”后面 输入“1”,在“Radius”后面输入“2”,单击[OK], 则生成第第二个圆。 ③布尔操作: MainMenu>Preprocessor>Modeling>Cr eate>Booleans>Overlap>Area,在弹出 对话框后,单击[Pick All]。
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析
![基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析](https://img.taocdn.com/s3/m/91547761856a561252d36ff9.png)
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。
装配体的仿真所面临的问题包括:(1)模型的简化。
这一步包含的问题最多。
实际的装配体少的有十几个零件,多的有上百个零件。
这些零件有的很大,如车门板;有的体积很小,如圆柱销;有的很细长,如密封条;有的很薄且形状极不规则,如车身;有的上面钻满了孔,如连接板;有的上面有很多小突起,如玩具的外壳。
在对一个装配体进行分析时,所有的零件都应该包含进来吗?或者我们只分析某几个零件?对于每个零件,我们可以简化吗?如果可以简化,该如何简化?可以删除一些小倒角吗?如果删除了,是否会出现应力集中?是否可以删除小孔,如果删除,是否会刚好使得应力最大的地方被忽略?我们可以用中面来表达板件吗?如果可以,那么,各个中面之间如何连接?在一个杆件板件混合的装配体中,我们可以对杆件进行抽象吗?或者只是用实体模型?如果我们做了简化,那么这种简化对于结果造成了多大的影响,我们可以得到一个大致的误差范围吗?所有这些问题,都需要我们仔细考虑。
(2)零件之间的联接。
装配体的一个主要特征,就是零件多,而在零件之间发生了关系。
我们知道,如果零件之间不能发生相对运动,则直接可以使用绑定的方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动,则至少可以有两种选择,或者我们用运动副来建模,或者,使用接触来建模。
如果使用了运动副,那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响?在运动副的附近,我们所计算的应力其精确度大概有多少?什么时候需要使用接触呢?又应该使用哪一种接触形式呢?(3)材料属性的考虑。
在一个复杂的装配体中所有的零件,其材料属性多种多样。
我们在初次分析的时候,可以只考虑其线弹性属性。
但是对于高温,重载,高速情况下,材料的属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料,它是超弹性的吗?是哪一种超弹性的?它发生了塑性变形吗?该使用哪一种塑性模型?它是粘性的吗?它是脆性的吗?它的属性随着温度而改变吗?它发生了蠕变吗?是否存在应力钢化问题?如此众多的零件,对于每一个零件,我们都需要考察其各种各样的力学属性,这真是一个丰富多彩的问题。
ANSYSWorkbench电磁场分析例子ppt课件
![ANSYSWorkbench电磁场分析例子ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/34ca6fd5a32d7375a51780ca.png)
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Enclosure Symmetry
•Feature: The Enclosure feature now supports symmetry models when the enclosure shape is a box or a cylinder: • Up to 3 three symmetry planes can be specified. • Full or partial models can be included in the Enclosure. • During the model transfer from DesignModeler to Simulation, the enclosure feature with symmetry planes forms two kinds of named selections: • Open Domain • Symmetry Plane
• Benefits: Very easy to use, rapid creation of coil windings.
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Bodies
Tangent orientation vector (blue arrow) defines direction of current.
• Coils may have different radii between IN & OUT slots • Multiple coils may be stacked in the same slot
基于ANSYS WORKBENCH油田电机机座结构的有限元分析
![基于ANSYS WORKBENCH油田电机机座结构的有限元分析](https://img.taocdn.com/s3/m/63705f9edaef5ef7ba0d3c95.png)
基于ANSYS WORKBENCH油田电机机座结构的有限元分析作者:唐博张卫华陈振国段伟飞来源:《商品与质量·学术观察》2013年第09期摘要:机座是油田电机中重要零件之一,文章介绍ANSYS WORKBENCH有限元方法对油田电机机座进行强度、刚度、模态分析,分析结果表明电机结构满足设计要求,为同类产品设计、开发、改进提供了参考依据关键词:机座模态 ANSYS 强度刚度有限元机座是油田电机中重要零件之一。
由于机座的结构复杂,用简单的材料力学公式很难精确分析和计算其受力和变形情况。
在以往的设计中,往往是根据经验或参考有关样机来进行设计,处于经验类比设计阶段。
这种设计方法,势必导致设计结果趋于保守。
本文应用CATIA进行产品的参数化实体建模,利用有限元方法,从静力学和模态进行电机机座力学分析,得到机座在静力作用下的强度、刚度;模态的固有振动频率,可以达到校核机械结构的强度和刚度、分析出主要失效形式和危险点的目的,从而为产品的设计和优化提供理论依据;模态是机械结构的固有振动特性,利用有限元软件对转子进行模态分析,可以得到的模态频率及振型,预测转子与其他部件发生动态干扰的可能性,从而对机座结构进行合理设计,避开共振的发生。
ANSYS WORKBENCH的前处理模块、分析计算模块和后处理模块能够较好地完成此部分工作。
1、分析理论1.1有限元计算是建立在位移法基础上的刚度矩阵法,其通式可写成:[S]{D}={F}式中 [S] 刚度矩阵{D} 位移向量{F} 载荷项1.2软件中的动力学分析中的模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性,即结构的固有频率和振型问题:其中[K]-刚度矩阵{ }--第i阶模态的振型向量--第i 阶模态的固有频率[M]--质量矩阵2、建立模型利用CATIA软件建立机座三维模型,将机座、定子铁心、端盖分为三个部件,然后再装配为组件,并对定子线圈进行等效简化,计算出等效密度,得出三维模型后另存为“.CATPart”文件,并导人ANSYS WORKBENCH,如图1所示。
磁场有限元分析
![磁场有限元分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0e4162b405a1b0717fd5360cba1aa81144318fa9.png)
电机磁场分析主要关注电机的磁通密度、磁通路径、磁阻、涡流和磁力线分布等参数。通过有限元方 法,可以模拟电机的磁场分布和变化,从而优化电机设计,提高电机的功率密度、效率和使用寿命。
磁悬浮系统分析
总结词
磁悬浮系统分析是磁场有限元分析的重要应用之一,通过分析磁悬浮系统的磁场分布和作用力,可以优化磁悬浮 系统的控制和稳定性。
磁场有限元分析
contents
目录
• 引言 • 磁场有限元分析的基本原理 • 磁场有限元分析的实现过程 • 磁场有限元分析的应用案例 • 磁场有限元分析的挑战与展望 • 参考文献
01 引言
背景介绍
磁场有限元分析是计算电磁场问题的一种数值方法,通过将 连续的磁场分布离散化为有限个小的单元,利用数学模型和 物理定律建立每个单元的方程,然后通过求解这些方程得到 磁场的近似解。
在磁场有限元分析中,复杂的边 界条件(如开域、闭域、周期性 边界等)需要特殊处理,以确保 求解的准确性和可靠性。
材料属性
不同材料的磁导率、磁化强度等 属性可能存在较大的差异,需要 在模型中准确描述,以便更准确 地模拟磁场分布和磁力作用。
多物理场耦合的磁场有限元分析
耦合方式
多物理场耦合的磁场有限元分析需要 考虑磁场与其他物理场(如电场、流 体场等)之间的相互作用和耦合效应, 需要采用适当的耦合方式进行建模和 分析。
结果后处理
结果可视化
将计算结果以图形或图像的形式呈现出来,便 于观察和分析。
结果评估
对计算结果进行评估,判断其准确性和可靠性。
结果优化
根据需要对计算结果进行优化处理,如滤波、平滑等。
04 磁场有限元分析的应用案 例
电机磁场分析
总结词
ANSYS Workbench 17·0有限元分析:第18章-电磁场分析
![ANSYS Workbench 17·0有限元分析:第18章-电磁场分析](https://img.taocdn.com/s3/m/c6668b99050876323012122c.png)
第18章 电磁场分析 在电磁学里,电磁场是一种由带电物体产生的物理场,处于电磁场的带电物体会感受到电磁场的作用力。
★18.1 电磁场基本理论电磁场理论由一套麦克斯韦方程组描述,分析和研究电磁场的出发点就是对麦克斯韦方程组的研究。
18.1.1 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组实际上是由4个定律组成,分别是安培环路定律、法拉第电磁感应定律、高斯电通定律(简称高斯定律)和高斯磁通定律(亦称磁通连续性定律)。
1. 安培环路定律无论介质和磁场轻度H 的分布如何,磁场中的磁场强度沿任何一条闭合路径的线积分等于穿过该积分路径所确定的曲面的电流总和,这里的电流包括传导电流(自由电荷产生)和位移电流(电场变化产生),利用积分表示为:()D Hdl J dS tΓΩ∂=+∂∫∫∫ (18-1)ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 式中,J 为传导电流密度矢量(A/m 2),D t∂∂为位移电流密度,D 为电通密度(C/m 2)。
2. 法拉第电磁感应定律 闭合回路中的感应电动势与穿过此回路的磁通量随时间的变化率成正比,利用积分表示为:(B Edl J dS tΓΩ∂=−+∂∫∫∫ (18-2) 式中,E 为电场强度(V/m ),B 为磁感应强度(T 或Wb/m 2)。
3. 高斯电通定律在电场中,不管电解质与电通密度矢量的分布如何,穿出任何一个闭合曲面的电通量等于已闭合曲面所包围的电荷量,这里的电通量也就是电通密度矢量对此闭合曲面的积分,积分形式表示为:v S DdS dv ρ=∫∫∫∫∫ (18-3)式中,ρ为电荷体密度(C/m 3)。
4. 高斯磁通定律在磁场中,不论磁介质与磁通密度矢量的分布如何,穿出任何一个闭合曲面的磁通量恒等于零,这里的磁通量即为磁通量矢量对此闭合曲面的有向积分,用积分形式表示为: 0SBdS =∫∫ (18-4) 式(18-1)~式(18-4)还分别有自己的微分形式,也就是微分形式的麦克斯韦方程组,分别对应式(18-5)~式(18-8):D H J t ∂∇×=+∂ (18-5) B E t ∂∇×=∂ (18-6)D ρ∇= (18-7)0B ∇=(18-8)在电磁场计算中,经常对上述这些偏微分进行简化,以便能够用分离变量法、格林函数等求得电磁场的解,其解的形式为三角函数的指数形式以及一些用特殊函数表示的形式。
电动机的电磁场分析与有限元仿真技术
![电动机的电磁场分析与有限元仿真技术](https://img.taocdn.com/s3/m/0b196556f08583d049649b6648d7c1c708a10b24.png)
电动机的电磁场分析与有限元仿真技术电动机是一种将电能转化为机械能的装置,广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等领域。
在电动机的设计与优化过程中,电磁场分析和有限元仿真技术起着重要的作用。
本文将就电动机的电磁场分析和有限元仿真技术展开探讨。
一、电动机的电磁场分析电动机工作的基本原理是由电磁场相互作用产生的力使电动机转动。
因此,电磁场分析是了解电动机性能和优化设计的关键一步。
1. 磁场分布分析电动机中的电磁场主要由磁场和电场组成。
磁场分布分析可以通过磁感应强度或磁场密度进行描述。
通过分析磁场的分布情况,可以了解电动机中磁场的强度和方向,为电动机的设计和优化提供重要依据。
2. 磁场定性分析磁场定性分析是研究磁场的分布规律和特性,包括磁场的形状、大小和方向等。
通过磁场定性分析,可以对电动机的磁场特性进行全面了解,并确定电动机的性能指标。
3. 磁场定量分析磁场定量分析是研究磁场的大小和分布范围等具体数值参数的分析方法。
通过磁场的定量分析,可以对电动机的性能参数进行准确评估,为电动机的设计和选型提供科学依据。
二、有限元仿真技术在电动机设计中的应用有限元仿真技术是一种基于数值计算的方法,可以对电动机的电磁场进行精确模拟和分析。
它通过将电动机划分为许多离散的小元素,利用有限元方法求解电动机的电磁场分布和性能参数。
1. 建模与网格划分在有限元仿真中,首先需要对电动机进行建模,并进行网格划分。
建模是将电动机的几何形状和电性质用数学模型进行描述,网格划分是将模型划分为若干个小单元,用于求解有限元方程。
2. 材料特性指定不同材料的电磁性能不同,对电动机的性能有着重要影响。
在有限元仿真中,需要对电动机各部分所使用的材料进行特性指定,包括磁导率、电导率等参数。
3. 边界条件设置边界条件是指对电动机模型的约束条件和加载条件的定义。
在有限元仿真中,需要设置适当的边界条件,以模拟电动机在实际工作条件下的电磁场分布和性能。
4. 电磁场计算与分析有限元仿真通过求解电动机模型中的电磁场分布方程,得到电磁场的分布情况。
电动机的电磁场分析与有限元仿真
![电动机的电磁场分析与有限元仿真](https://img.taocdn.com/s3/m/4ee7e57530126edb6f1aff00bed5b9f3f80f7267.png)
电动机的电磁场分析与有限元仿真电动机是将电能转换为机械能的设备,广泛应用于各个领域。
为了更好地提高电动机的设计性能和工作效率,电磁场分析与有限元仿真技术成为了不可或缺的工具。
本文将介绍电动机的电磁场分析方法,并探讨有限元仿真在电动机设计中的应用。
一、电磁场分析方法1. 理论分析方法理论分析方法是电动机设计的基础,在设计前的理论分析阶段,可以通过数学模型来推导电动机的电磁特性。
例如,可以利用麦克斯韦方程组来建立电动机的电磁场模型,进而分析电磁场的分布情况以及电磁力的大小。
2. 简化模型分析方法在实际设计中,电动机的结构往往非常复杂,不易直接建立精确的数学模型。
因此,可以采用简化模型分析方法。
通过对电动机结构进行合理的简化,可以将其分解为若干个简单的部分,然后进行独立的电磁场分析。
最后将各个部分的电磁场结果进行叠加,得到整个电动机的电磁场分布情况。
3. 实验验证方法在设计完成后,还需要通过实验验证电磁场分析结果的准确性。
可以利用磁场感应传感器等设备进行实际测量,然后与理论分析结果进行对比,以验证电磁场分析和预测的准确性。
二、有限元仿真在电动机设计中的应用1. 有限元建模有限元方法是一种常用的数值计算方法,可以建立电动机的三维模型,并对其进行电磁场分析。
通过将电动机结构离散为若干个小单元,可以对每个小单元进行求解,再将各个小单元的结果进行叠加,得到整个电动机的电磁场分布情况。
2. 网格划分与边界条件在进行有限元仿真前,需要对电动机进行网格划分。
将复杂的电动机结构划分为若干个小单元,通过合理地选择网格数量和精度,可以得到准确的仿真结果。
同时,还需要设置合适的边界条件,包括电流边界条件、电压边界条件等,以模拟电动机的实际工作状态。
3. 结果分析与优化有限元仿真可以得到电动机的电磁场分布情况,可以通过对仿真结果的分析来评估电动机的性能。
例如,可以分析电磁场的强度分布、磁通密度、磁场梯度等参数,以评估电动机的工作效率和性能损耗。
15 workbench_电磁学教程——【ANSYS电磁分析资料】
![15 workbench_电磁学教程——【ANSYS电磁分析资料】](https://img.taocdn.com/s3/m/4e17ac0dce2f0066f53322ef.png)
Materials – User BH Curves
BH curves with up to 500 data points are supported
Materials - Permanent Magnets
Coordinate systems are used to align the polarization axis of a magnet. Cartesian and Radial Magnetization are supported.
• 工作台是第一个版本v9.0电磁分析能力。 • 支持(伤口)固体和滞留导体 • 自动计算力、扭矩、电感,线圈磁链。 • 容易设置模拟计算结果,作为一个功能的电流,中风或转子位置角。
• 工作台Emag能力和可通过映射到: • ANSYS Emag(独立或使任务) • ANSYS Multiphysics许可证。
Parameter Sweeps
Graph of results automatically created.
本节内容结束
Fill Feature
充填特征创建一个新的冷冻的身体来填满空间占领的一个洞或 腔。
用于室内腔电磁应用。
Enclosure Symmetry
特点:外壳现在支持对称模型特征的时候就像一盒外壳形状或 缸: 3三对称飞机可以被指定。 完全或部分模型可以包含在附件。 在模型模拟DesignModeler转移,外壳特征与对称形式的两种飞 机名叫选择: 开放域 对称平面
Emag Simulation Wizard
用户通过交互需要走分析步骤 .
Winding Body Transfer in Simulation
身体是自动分派给绕组导线的身体. 从绕组的工具,每一阶段绕组分配作为一个独特的导体。. 在这个例子中,指挥一个由2绕组的身体 .
永磁无刷直流电机本体电磁场有限元分析和仿真过程
![永磁无刷直流电机本体电磁场有限元分析和仿真过程](https://img.taocdn.com/s3/m/7dc74c1291c69ec3d5bbfd0a79563c1ec5dad7c3.png)
永磁无刷直流电机本体电磁场有限元分析和仿真过程杨莹;龙驹;李思潼【摘要】本文主要阐述了运用Ansys Workbench中的功能模块之一Ansys Maxwell电磁场分析软件对钕铁硼(NdFdB)永磁体无刷直流电机本体电磁场进行的有限元分析和仿真的过程.本文设计的小功率钕铁硼永磁体无刷直流电动机的有限元分析和仿真结果合理,达到了电机的基本设计目的,为电机模型实体化建立了数据基础.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2018(000)030【总页数】3页(P35-37)【关键词】钕铁硼永磁体无刷直流电机;电磁场;有限元分析;仿真;Maxwell【作者】杨莹;龙驹;李思潼【作者单位】西华大学,四川成都 610039;西华大学,四川成都 610039;西华大学,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TM3511 概述无刷直流电机是当今社会中十分有发展前途和应用前景的电子控制电机,主要原因在于永磁直流无刷电动机具备结构轻巧、运行安全、维修方便、工作效率高等诸多特点,在性能、造价、使用范围和售后维修等各个方面大大地超越了传统电机。
故在当今社会的各个领域得到了普遍的运用,如航天领域、汽车交通领域、医学领域、家用电器领域和工业领域等。
本文旨在设计一款额定功率P=200W,额定电压U=220V,电机相数m=3,额定转速nN=3000 r/min的中小型钕铁硼永磁体无刷直流电机。
在电机进行实体化生产之前,对电机进行有限元分析和仿真可以初步验证电机设计的可行性,节省资源,减少材料损耗。
首先通过研究钕铁硼永磁无刷直流电机设计的基本原理、有限元分析的原理和电机基本参数的求解步骤,再利用Maxwell电磁场分析软件对钕铁硼永磁体无刷直流电机本体进行静态特性仿真分析。
从建立几何模型、选择材料、设计电机性能到生成电机机械特性图和电机特性测功能性表,再到电机的退磁校核,形成了电机设计的完整体系。
2 基于Ansys Maxwell的有限元分析与仿真过程2.1 ANSYS前处理阶段电机模型的确定:直流无刷电机基本组成部分分为电机本体、位置传感器和电子开关电路三部分。
ANSYS Workbench有限元分析实例详解(动力学)
![ANSYS Workbench有限元分析实例详解(动力学)](https://img.taocdn.com/s3/m/d7d38193b1717fd5360cba1aa8114431b90d8e31.png)
5.6瞬态分 析之复合材 料
04
5.7转子动 力学之瞬态 分析
06
5.9总结
05
5.Байду номын сангаас声场之 瞬态分析
5.3.1准静态法之移动载荷瞬态分析 5.3.2瞬态法之移动载荷分析
5.4.1全刚性体(柔性体)零件全Joint连接的多体动力学 5.4.2刚柔性体零件全Joint连接的多体动力学 5.4.3刚柔性体零件Joint和Contact连接的多体动力学
5.5.1跌落冲击分析 5.5.2三辊弯曲成型分析 5.5.3接触磨损分析
作者介绍
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精彩摘录
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1.1动力学基本解 析
1.3低版本程序打 开高版本文件的过
程
2.1模态分析之计算 原理
2.2普通模态及自由 模态分析
2.3线性摄动模态分 析
2.4模态分析之拓扑 优化
1
2.5含阻尼的 模态分析
2
2.6模态之子 结构分析
3
2.7转子动力 学之模态分析
4
2.8声场模态 分析
5
2.9总结
2.2.1模态分析之固有频率研究 2.2.2模态分析之振型研究 2.2.3模态分析之线性叠加
2.3.1线性摄动模态分析之应力刚化和旋转软化 2.3.2非线性模态分析
2.4.1模态分析之拓扑优化基本实例 2.4.2齿轮减重拓扑优化设计基本实例
2.5.1复模态分析基本实例 2.5.2非对称复模态分析基本实例
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9.0 New Features
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
Workshop
1) Bring up the enclosure tool as shown at right. This will be used to automatically create a mesh of the magnetic domain between and surrounding the imported geometry 2) Note the details that appear in the lower left pane after this selection is made. We will edit these default values.
Workshop
Setting clash detection to “yes” will bring up another row called “Bodies for Clash Detection” in the winding details pane. Click the cell to the right, highlight “rotor” in the tree, and click Apply. This will trigger a check for interference between the defined windings and the rotor stack.
Workshop
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
Use the Winding Tool Editor to bring up the “winding details” and “winding table” panes shown in the red boxes at right.
Workshop
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
Once the geometry is successfully attached in Design Simulation, define the current and phase angles for conductors A, B, and C as shown at right: Conductor A: 55 A 0 Conductor B: 55 A 120 Conductor C: 55 A 240 1
Workshop
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Motor Analysis in the Workbench Environment
In the winding details pane, click on the cell to the right of “Center Plane”, then select Plane6 from the tree, then click apply (step 3 at right). This positions/orients the windings so that predefined plane6 is the winding midplane. 2
Workshop
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
One nice way to visualize the windings is to right click on rotor in the tree and choose “Hide All Other Bodies” in the drop down list. Then, in the tree, click on any of the 6 individual coils comprising the winding (A.1, A.2, B.1, B.2, C.1, C.2). For example, the location of coil A.1 is shown below.
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
After editing the details, right click on “Air” in the tree. In the drop down list that appears, left click on “Generate”. This will create a cylindrical volume of magnetic domain in which to immerse the imported parts.
Workshop
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Motor Analysis in the Workbench Environment
Now click on the Project tab and choose “New Simulation” 1
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3: Click “Apply”
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Motor Analysis in the Workbench Environment
A winding table text file containing information describing the rotor coils (winding.txt) is in the local working directory. Read the table as shown at right. Click the cell to the right of “winding Table File” in the winding details pane and click on “…” to browse for the file.
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Motor Analysis in the Workbench Environment
Prepare to define magnetic flux parallel boundaries on the exterior of the modeled domain as shown at right.
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
Workshop
You should see an end view of the motor geometry. Using the left mouse button (LMB) click on the blue dot adjacent to the triad in the lower right corner of the plot. This should result in the isometric view shown at right.
9.0 New Features
Work Bench Environment
Low Frequency Electromagnetic Analysis of Motors
ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
Workshop
Upon entering the workbench environment, read in the design modeler geometry stored in motor2_base.agdb.
Workshop
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Motor Analysis in the Workbench Environment
Once the file is read in, make the following additional changes in the winding details pane: • • FD2: Slot Angle => 22.5 Clash Detection? => Yes
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ANSYS v9.0
Motor Analysis in the Workbench Environment
Click on the individual entries in the right hand column of the details pane and edit them as shown below.
The image can be dynamically rotated as follows: 1) Position the mouse cursor on the display 2) Hold down the middle mouse button (MMB) 3) Move the mouse cursor