ANSYS电机多场耦合分析

ANSYS电机多场耦合分析

ANSYS是一个多物理场耦合分析技术，是目前为止世界上唯一能够真正实现电机多物理场耦合分析的软件。

电机主要由定子和转子组成，定子包括机座和铁芯两个主要部分，铁芯内圆开有槽，槽内安装定子绕组；转子由本体、磁极、转子绕组等组成。在电机工作时，定子和转子绕组通有电流，电流流动产生磁场、电磁力和电磁力矩；由于绕组具有电阻，以及磁场在冲片和线圈上要产生涡流，引起涡流损耗，因此，在线圈和冲片上要产生热量；电机通过其通风系统来带走一部分热量，当然不可能完全带走，剩下的热量要引起电机温度的升高，在稳定工作状态下达到温度平衡；温升要产生热变形和热应力，对结构的机械性能产生影响。

在电机的多物理场耦合分析中，运用ANSYS软件（或其它CAD软件）建立电机（包括定子和转子）用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型。首先进行电机磁场分析，计算获取电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布；在同一个分析模型上，利用电机磁场分析得到的热生成，进行电机的流体－热直接耦合分析，考核电机的通风冷却性能，得到电机在一定的通风量情况下的温度分布规律（同时还包括流体速度、压力等参数）；最后使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及流体－热直接耦合分析中获得的温度分布，进行结构分析，得到考虑温度和电磁影响下的电机的应力和变形情况，并同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析，判断电机的机械性能和安全性能。

ANSYS电机多场耦合分析的流程如下：