Ansys 电机电磁、震动和噪声分析流程ppt课件
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Ansys电机电磁震动和噪声分析流程
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
《ANSYS教程》课件
2000年代
推出ANSYS Workbench，实 现多物理场耦合分析。
1970年代
ANSYS公司成立，开始开发有 限元分析（FEA）软件。
1990年代
扩展软件功能，增加流体动力 学、电磁场等分析模块。
2010年代
持续更新和优化，加强与CAD 软件的集成，提高计算效率和 精度。
软件应用领域
航空航天
2023
PART 07
后处理与可视化
REPORTING
结果查看与图表生成
结果查看
通过后处理，用户可以查看分析结果，如应力、应变、位移等。
图表生成
根据分析结果，可以生成各种类型的图表，如柱状图、曲线图、等值线图等，以便更直观地展示结果 。
可视化技术
云图显示
通过云图显示，可以清晰地展示模型 的应力、应变分布情况。
压力载荷等。
在设置边界条件和载荷 时，需要考虑实际工况 和模型简化情况，确保 分析的准确性和可靠性
。
求解和后处理
求解是ANSYS分析的核心步骤，通过求解可以得到模型在给定边界条件和 载荷下的响应。
ANSYS提供了多种求解器，如稀疏矩阵求解器、共轭梯度求解器等，可以 根据需要进行选择。
后处理是分析完成后对结果的查看和处理，ANSYS提供了丰富的后处理功 能，如云图显示、动画显示等。
VS
详细描述
非线性分析需要使用更复杂的模型和算法 ，以模拟结构的非线性行为。通过非线性 分析，可以更准确地预测结构的极限载荷 和失效模式，对于评估结构的可靠性和安 全性非常重要。
2023
PART 04
流体动力学分析
REPORTING
流体静力学分析
静力学分析用于研究流体在静 止或准静止状态下的压力、应
ANSYSWorkbench电磁场分析例子 PPT资料共38页
• Workbench Emag capability is mapped to & accessed via:
– ANSYS Emag (stand alone or enabled task) – ANSYS Multiphysics license keys.
© 2004 ANSYS, Inc.
• Fill Tool: Released at 9.0 (Beta at 8.1). Similar function to enclosure, but only fills interior cavities.
© 2004 ANSYS, Inc.
Example of a hemispherical enclosure around an electromagnet
• 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.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Tool Example
Winding 1 highlighted with rotor
Complete DC Motor model
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Options
Winding cross-section displayed
– ANSYS Emag (stand alone or enabled task) – ANSYS Multiphysics license keys.
© 2004 ANSYS, Inc.
• Fill Tool: Released at 9.0 (Beta at 8.1). Similar function to enclosure, but only fills interior cavities.
© 2004 ANSYS, Inc.
Example of a hemispherical enclosure around an electromagnet
• 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.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Tool Example
Winding 1 highlighted with rotor
Complete DC Motor model
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Options
Winding cross-section displayed
有限元ansys电磁场分析详解PPT课件
• 选择 OK
• 选择OK
第4页/共33页
• 重复这些步骤，定义定子磁体材料3
• 为转子磁体平行磁化方向定义11号局部坐标系 • 水平方向反时针30度（总体坐标+X 轴） • 局部坐标系原点与总体坐标系一致 Utility>workplane>local coord. systems>create local CS>at specified location
• 选择 OK • 与前面一样重新设置衔铁的关联 • 对除有约束方程的节点外的所有外部节点重新施加平行条件 • 执行求解
第29页/共33页
• 显示磁通密度和磁力线迭加图 – 由于衔铁位置改变，磁力线随 着变化 – 定子内最大磁密BSUM增大 – 模型交界处磁场连续
BSUM (T)
第30页/共33页
谢谢您的观看！
第33页/共33页
2.5-33
第17页/共33页
• 模拟有许多磁极的电机，周期性边界 条件非常有用
• 右图显示的是一个10极永磁电机
• 模拟转子的运动。当转子转动时，电 流会变化。
• 定子槽内显示电流密度
• 本模型也允许转子和定子相互独立
• 观看动画，可执行动画文件:
mach2d.avi
定子
第18页/共33页
转子
约束方程—不相同网格
• 将定子一侧边界上的节点建立组件. • 选择定子模型边界上线段 • 选择STATOR组件 • 再选择边界上线段 • 选择所选线段上的全部节点 • 建立单节点组件CE_N
第22页/共33页
定子内半径 全部节点
• 选择衔铁组件ARMATURE • 选择节点组件 CE_N • 应用约束方程生成器
Preproc>coupling/ceqn>adjacent regions
• 选择OK
第4页/共33页
• 重复这些步骤，定义定子磁体材料3
• 为转子磁体平行磁化方向定义11号局部坐标系 • 水平方向反时针30度（总体坐标+X 轴） • 局部坐标系原点与总体坐标系一致 Utility>workplane>local coord. systems>create local CS>at specified location
• 选择 OK • 与前面一样重新设置衔铁的关联 • 对除有约束方程的节点外的所有外部节点重新施加平行条件 • 执行求解
第29页/共33页
• 显示磁通密度和磁力线迭加图 – 由于衔铁位置改变，磁力线随 着变化 – 定子内最大磁密BSUM增大 – 模型交界处磁场连续
BSUM (T)
第30页/共33页
谢谢您的观看！
第33页/共33页
2.5-33
第17页/共33页
• 模拟有许多磁极的电机，周期性边界 条件非常有用
• 右图显示的是一个10极永磁电机
• 模拟转子的运动。当转子转动时，电 流会变化。
• 定子槽内显示电流密度
• 本模型也允许转子和定子相互独立
• 观看动画，可执行动画文件:
mach2d.avi
定子
第18页/共33页
转子
约束方程—不相同网格
• 将定子一侧边界上的节点建立组件. • 选择定子模型边界上线段 • 选择STATOR组件 • 再选择边界上线段 • 选择所选线段上的全部节点 • 建立单节点组件CE_N
第22页/共33页
定子内半径 全部节点
• 选择衔铁组件ARMATURE • 选择节点组件 CE_N • 应用约束方程生成器
Preproc>coupling/ceqn>adjacent regions
Ansys基础教程PPT课件
ANSYS教程
ANSYS 结构分析
1
第一章 ANSYS主要功能与模块
ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件， 它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大 的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的 工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的 工作环境，是一个开放的软件，支持进行二次开发。
4）瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的 载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线 性行为.
5）谱分析 模态分析的拓广。
6）随机振动分析等
7）特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈 曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性 屈曲分析.)
8）专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析
另外，一个只由面及面以下层次组成的实体， 如壳或二维平面模型，在ANSYS中仍称为实体。
体
面
线及关键点 体
面 线 关键点
实体建模 A. 定义
建立实体模型可以通过两个途径:
– 自顶向下 – 自底向上
自顶向下建模；首先建立高级图元（体或面）,对这些高级图元（体或 面）按一定规则组合得到最终需要的形状.
直接建模
直接创建节点和单元，模型中没有实体（点、线、面） 出现。
优点：适用于小型、简单、规律性较强的模型，能实现 对每个节点和单元编号的完全控制。
缺点：对复杂、大型的模型，需人工处理的数据量大， 效率低。
二 实体建模概述
主要内容:
– A. 定义 – B. 自顶向下建模
• 前言 • 工作平面 • 布尔运算
– C. 例题 – D. 自底向上建模
• 关键点 • 坐标系 • 线,面,体 • 操作
– E. 例题
ANSYS 结构分析
1
第一章 ANSYS主要功能与模块
ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件， 它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大 的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的 工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的 工作环境，是一个开放的软件，支持进行二次开发。
4）瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间任意变化的 载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线 性行为.
5）谱分析 模态分析的拓广。
6）随机振动分析等
7）特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载荷并确定屈 曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性 屈曲分析.)
8）专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析
另外，一个只由面及面以下层次组成的实体， 如壳或二维平面模型，在ANSYS中仍称为实体。
体
面
线及关键点 体
面 线 关键点
实体建模 A. 定义
建立实体模型可以通过两个途径:
– 自顶向下 – 自底向上
自顶向下建模；首先建立高级图元（体或面）,对这些高级图元（体或 面）按一定规则组合得到最终需要的形状.
直接建模
直接创建节点和单元，模型中没有实体（点、线、面） 出现。
优点：适用于小型、简单、规律性较强的模型，能实现 对每个节点和单元编号的完全控制。
缺点：对复杂、大型的模型，需人工处理的数据量大， 效率低。
二 实体建模概述
主要内容:
– A. 定义 – B. 自顶向下建模
• 前言 • 工作平面 • 布尔运算
– C. 例题 – D. 自底向上建模
• 关键点 • 坐标系 • 线,面,体 • 操作
– E. 例题
ANSYSWorkbench电磁场分析例子-38页PPT精品文档
Winding Tool
Complex coil windings may be created using the Winding Tool: • The Winding Tool inserts a “Winding#” into the model tree. • A “Details” view is used for geometric placement.
ANSYS, Inc. Proprietary
Workbench Emag Markets
Target markets: • Solenoid actuators • Permanent magnet devices • Sensors • Rotating Electric machines
– Synchronous machines – DC machines – Permanent magnet machines
– Winding Bodies: Used to represent wound coils for source excitation. The advantage of these bodies is that they are not 3D CAD objects, and hence simplify modeling/meshing of winding structures.
– Simulation
© 2004 ANSYS, Inc.
ANSYS, Inc. Proprietary
Winding Bodies & Tool
• Feature: Design Modeler (DM) includes two new tools to allow a user to easily create current carrying coils:
电机电磁场的仿真分析(精选PPT)
6
电机电磁场的理论基础
边界条件：
电机电磁场问题中，边界条件一般有一类、二类及周期
性边界条件，混合的三类边界条件很少遇到。
第一类边界条件：用标量位 求解时，边界上 为 已知值，
即
C
这时，边界上磁场强度的切向分量 H为t 已知。当用矢量
磁位 A求解时，边界上为已知值，即 A C
这时，边界上磁通密度的法向分量为已知。由于磁力线
10
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。 11
电机电磁场的仿真分析
̶ ̶ ANSYS软件应用
1
电机电磁场的仿真分析
电机内的电磁场 ANSYS电磁场分析简介 一个应用实例
2
电机内的电磁场
电机内的电磁场从它的分布区域及其作用来看，大致可 分为：（1）气隙磁场；（2）凸极同步电机磁极间的漏磁场 或直流电机主磁极与换向极间的漏磁场；（3）槽内漏磁 场；（4）绕组端部电磁场；（5）铁心中的磁场；（6）实 心转子中的电磁场等。按照是否随时间变化，电机内的电磁 场可分为：（1）恒定磁场；（2）时变电磁场。
外加磁场 令AZ等于一非零值，或用GUI路径操作
18
ANSYS电磁场分析简介
加载荷： 对于谐性场，谐波载荷假定任何外加载荷都是随时间
呈谐波（正弦）变化的，这样的载荷要说明幅值、相位角和 工作频率。幅值即为所加载荷的最大值；相位角即为载荷落 后于参考的时间，只有存在着多个彼此不同相的载荷时才需 用到相位角。工作频率就是交流电的频率。
电机电磁场的理论基础
边界条件：
电机电磁场问题中，边界条件一般有一类、二类及周期
性边界条件，混合的三类边界条件很少遇到。
第一类边界条件：用标量位 求解时，边界上 为 已知值，
即
C
这时，边界上磁场强度的切向分量 H为t 已知。当用矢量
磁位 A求解时，边界上为已知值，即 A C
这时，边界上磁通密度的法向分量为已知。由于磁力线
10
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。 11
电机电磁场的仿真分析
̶ ̶ ANSYS软件应用
1
电机电磁场的仿真分析
电机内的电磁场 ANSYS电磁场分析简介 一个应用实例
2
电机内的电磁场
电机内的电磁场从它的分布区域及其作用来看，大致可 分为：（1）气隙磁场；（2）凸极同步电机磁极间的漏磁场 或直流电机主磁极与换向极间的漏磁场；（3）槽内漏磁 场；（4）绕组端部电磁场；（5）铁心中的磁场；（6）实 心转子中的电磁场等。按照是否随时间变化，电机内的电磁 场可分为：（1）恒定磁场；（2）时变电磁场。
外加磁场 令AZ等于一非零值，或用GUI路径操作
18
ANSYS电磁场分析简介
加载荷： 对于谐性场，谐波载荷假定任何外加载荷都是随时间
呈谐波（正弦）变化的，这样的载荷要说明幅值、相位角和 工作频率。幅值即为所加载荷的最大值；相位角即为载荷落 后于参考的时间，只有存在着多个彼此不同相的载荷时才需 用到相位角。工作频率就是交流电的频率。
ANSYS电磁场教程电磁模拟PPT课件
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSY版S本/Em5.a5g(进00行11电72磁) 场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电2.1磁-8场分析
– 三维（3D）模拟功能包括三种单元列式类型 – 标量势单元列式（静态1 ）[SOLID96]
ANSYS电磁场培训教程 第四章
4-1 三维电磁模拟
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSY版S本/Em5.a5g(进00行11电72磁) 场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电2.1磁-1场分析
三维（3D）模拟
• 在很多情况下，电磁场分析要以三维（3D）方式进行模拟 – 没有完全轴对称的模型
• 缺省的线性材料为各向同性（只赋予MURX值） • 三维（3D）材料选项包括对于所有三个方向的正交各向异性选项
MURn 和RSVn（n表示X、Y、Z三个方向） – BH磁化曲线能用于磁导率正交各向异性的任一个方向，其余方向 为常数 – 在某正交各向异性方向应用BH曲线时，该方向的MURn应设置为 零（只在正交各向异性材料中要求如此）
Preproc>real constants
• 选择 ADD
• 选择 sourc36单元类型. • 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSY版S本/Em5.a5g(进00行11电72磁) 场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行2电.1-磁16场分析
• 三维模拟使用多种单元列式
• 单元列式直接影响到模拟的各个方面 – 施加通量垂直和平行边界条件 • 何为自然边界条件？ • 何为自由度约束？ – BH数据对收敛敏感性的影响 • ν - B2 曲线与μ - H 曲线 – 模拟激励的方法（绞线圈） – 可在模型中包含铁磁区 – 模型中的铁磁-空气界面 – 后处理 • 通量计算（电动势（EMF）计算的起始点） • “磁力线”显示
– 三维（3D）模拟功能包括三种单元列式类型 – 标量势单元列式（静态1 ）[SOLID96]
ANSYS电磁场培训教程 第四章
4-1 三维电磁模拟
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSY版S本/Em5.a5g(进00行11电72磁) 场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电2.1磁-1场分析
三维（3D）模拟
• 在很多情况下，电磁场分析要以三维（3D）方式进行模拟 – 没有完全轴对称的模型
• 缺省的线性材料为各向同性（只赋予MURX值） • 三维（3D）材料选项包括对于所有三个方向的正交各向异性选项
MURn 和RSVn（n表示X、Y、Z三个方向） – BH磁化曲线能用于磁导率正交各向异性的任一个方向，其余方向 为常数 – 在某正交各向异性方向应用BH曲线时，该方向的MURn应设置为 零（只在正交各向异性材料中要求如此）
Preproc>real constants
• 选择 ADD
• 选择 sourc36单元类型. • 选择 OK
用 ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSY版S本/Em5.a5g(进00行11电72磁) 场分析ANSYS/Emag进行电磁场分析ANSYS/Emag进行2电.1-磁16场分析
• 三维模拟使用多种单元列式
• 单元列式直接影响到模拟的各个方面 – 施加通量垂直和平行边界条件 • 何为自然边界条件？ • 何为自由度约束？ – BH数据对收敛敏感性的影响 • ν - B2 曲线与μ - H 曲线 – 模拟激励的方法（绞线圈） – 可在模型中包含铁磁区 – 模型中的铁磁-空气界面 – 后处理 • 通量计算（电动势（EMF）计算的起始点） • “磁力线”显示
ansys电机电磁、振动、噪声多物理域自动化耦合分析
Magnetic Field Structural Dynamics
谐响应分析
噪声分析
Acoustic Field
Forces
Displacements
自动化的分析流程
激活噪声计算（ACT）选项
在Workbench页面激活: 1. 选择 “Install Extension …” 选项 2. 打开对话框，选择“*.wbex” 文件 (e.g., ExtAcoustics_150.26.wbex，可以从网上下载) 3. 安装完毕 4. 选择“Manage Extensions …” 选项 5. 激活 ExtAcoustics
Fluid Cooling Phenomena
Electronic
Switching Harmonics
Slot Harmonics Magnetic Unbalance
Stator Rotor Couplings
Modes of Vibration
Bearings
Balancing Dynamic Eccentricity
电机电磁、振动、噪声多物理域 自动化耦合分析
Agenda
• 电机噪声综述
• 电机振动噪声分析流程
• 新的无缝集成的噪声自动化分析流程
• 总结
电机噪声介绍
Noise Sources
Magnetic
Radial
Self Auxiliaries Load Induced
Mechanical
Aerodynamic
径向电磁力计算
• 利用气隙磁通密度计算力密度
• Maxwell张力法
– 计算定子上任意一点的力密度 – 计算气隙上某条线上的力密度 – 计算定子齿尖的力密度
ansys教程完整PPT教学课件
jobname.log
文本
结果文件
jobname.rxx
二进制
图形文件
jobname.grph 二进制
ANSYS的数据库，是指在前处理、求解及后处理过程中，ANSYS保存在内存中的数据。数据库既存储 输入的数据，也存储结果数据:
输入数据 - 必须输入的信息 (模型尺寸、材料属性、载荷等).
结果数据 - ANSYS计算的数值 (位移、应力、应变、温度等).
OOPs!
Lines
Keypoints
第20页/共78页
2.布尔操作
1. ..... 2. ..... 3. .....
Procedure
要使用布尔操作: Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
选择一种布尔操作 (例如： Add)
选择图形类型. 将弹出 选取菜 单 (见下页) 提示选择图形进行 布尔操作.
+ 加载的操作更加容易 ,尤其是在图形中直接拾取时.
第24页/共78页
加载 (续)
无论采取何种加载方式,ANSYS求解前都将载荷转化到有限元模型.因此, 加载到实体的载荷将自动转化到 其所属的节点或单元上。
沿线均布的压力
实体模型
加载到实 体的载荷 自动转化 到其所属 的节点或 单元上
均布压力转化到以线为边界的 各单元上
第21页/共78页
四、加载、求解
Objective
4-1. 列表和分类载荷
ANSYS中的载荷可分为:
• 自由度DOF - 定义节点的自由度（ DOF ） 值 (结构分析_位移、热 分析_ 温度、电磁分析_磁势等)
• 集中载荷 - 点载荷 (结构分析_力、热分析_ 热导率、电磁分析_
第二章 ANSYS分析的基本步骤 PPT课件
a. Preprocessor > Material Props > -ConstantIsotropic
b. 选择 OK to 定义材料 1. c. 在EX框中输入29e6（弹
性模量）. d. 选择OK 定义材料属性并
关闭对话框.
解释
材料属性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模 量、密度等. 虽然材料属性并不与单元类型联系在一起 ，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了 用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料 类型。 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线 性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多 种材料. 每种材料设定一个材料编号. 对于本问题，只须 定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性—杨氏 模量 29E6 psi.
（横截面积）. h. 在IZZ框中输入 833 （惯
性矩）. i. 在HEIGHT框中输入 12.71
（梁的高度）.
解释
M2-26
练习 - 悬壁梁(续)
交互操作
j. 选择 OK 定义实常数并关 闭对话框.
k. 选择 Close 关闭实常数对 话框.
解释
M2-27
练习 - 悬壁梁(续)
交互操作
7. 定义材料属性.
Beam. d. 在右边单元列表中选择
2D elastic (BEAM3).
解释
对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适 合您的分析的单元类型. 单元类型决定了辅加的自由度 （位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元 的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选 项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项 即可.
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
b. 选择 OK to 定义材料 1. c. 在EX框中输入29e6（弹
性模量）. d. 选择OK 定义材料属性并
关闭对话框.
解释
材料属性 是与几何模型无关的本构属性，例如杨氏模 量、密度等. 虽然材料属性并不与单元类型联系在一起 ，但由于计算单元矩阵时需要材料属性，ANSYS为了 用户使用方便，还是对每种单元类型列出了相应的材料 类型。 根据不同的应用，材料属性可以是线性或非线 性的. 与单元类型及实常数类似，一个分析中可以定多 种材料. 每种材料设定一个材料编号. 对于本问题，只须 定义一种材料，这种材料只须定义一个材料属性—杨氏 模量 29E6 psi.
（横截面积）. h. 在IZZ框中输入 833 （惯
性矩）. i. 在HEIGHT框中输入 12.71
（梁的高度）.
解释
M2-26
练习 - 悬壁梁(续)
交互操作
j. 选择 OK 定义实常数并关 闭对话框.
k. 选择 Close 关闭实常数对 话框.
解释
M2-27
练习 - 悬壁梁(续)
交互操作
7. 定义材料属性.
Beam. d. 在右边单元列表中选择
2D elastic (BEAM3).
解释
对于任何分析，您必须单元类型库中选择一个或几个适 合您的分析的单元类型. 单元类型决定了辅加的自由度 （位移、转角、温度等）。许多单元还要设置一些单元 的选项，诸如单元特性和假设，单元结果的打印输出选 项等。对于本问题，只须选择 BEAM3 并默认单元选项 即可.
Objective
分析的三个主要步骤可在主菜单中得到明确体现.
Ansys 电机电磁、震动和噪声分析流程ppt课件
ToothTips • 选中Apply Geometry Items of Same 下面的 Size 单选框 • 此时，应该定义了一个名为ToothTips 的 Named Selection，它包含定子的
48个内表面
• 创建固定用孔的Named Selection “Bolts” • 方法与上一步类似
•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
• 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”
ANSYS 中国
4
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
• 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。
ANSYS 中国
3
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。
48个内表面
• 创建固定用孔的Named Selection “Bolts” • 方法与上一步类似
•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
• 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”
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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
• 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。
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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。
ANSYS分析实例 ppt课件
在钢件上，发电机的半径又比较大，维修吊装很不便）。
•
基于以上原因，必须保证永磁体在正常运行和突然发
生短路时，永磁体都不会发生不可逆退磁。
PPT课件
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2电枢反应磁场的计算
•
目前电磁场的计算方法有两种：
•
一、场化路的方法，将实际空间存在的不均匀分布的
磁场转化成等效的多段磁路，并近似认为在每段磁路中磁
电磁场的经典理论是麦克斯韦方程组，此处不再累述。 这里引入矢量磁势Az 的重要意义在于对平行平面场，两 点间矢量磁势的差值就是两点间沿z 轴单位长度上的磁通。
要注意二维电磁场分析计算得到的基本结果数据都 是Az 值，通过对Az 值进行处理可以方便的求出电机各处 的磁密和磁场强度，磁通、反电势和电磁转矩等。
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12
2.4.2 电机的计算转矩
•
在后处理中还可以通过ANSYS 内部的torq2d或
torqc2d 磁宏命令计算电机的计算转矩，先用path命令在
气隙中定义一条圆弧路径（要注意圆弧路径经过周期对称
后应该是闭合的），再调用torq2d 宏命令。
•
注意此时的结果是电机一个周期下沿轴向单位长度的
实践证明如果忽略电机端部的影响，采用二维的磁场分
析也能满足设计的精度要求。利用电机结构的周期性，选用
充分、合理的电机计算区域作为有限元模型，可以对电机模
型进一步的简化。
PPT课件
3
应用ANSYS 有限元软件，对大型永磁电机的电磁场 进行分析和计算。这里只研究平行平面场即二维电磁场问 题，因而只有一个自由度即矢量磁势Az。电机的对称周 期取一对磁极范围。考虑漏磁的影响，把转轴和机座作为 模型的内外边界。
发电、航空航天和大型汽轮发电机的励磁机等方面得到了
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• 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
转子 轴
Phase C Phase B
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。
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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。
ANSYS 中国2源自电机电磁、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。
Based • 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 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
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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
• 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
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电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
w 启动ANSYS Workbench
w 启动Workbench w 选择 Windows 开始菜单，点击 All Programes > ANSYS 15.0 > Workbench 15.0
w 确保Maxwell 2D、Harmonic Response 等求解器，显示在Workbench左侧的窗 口中，如右图。
2. 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
• 在Workbench中，Maxwell中计算的定子内表面径向和切向磁拉时域力密度分布， 作为激励源，耦合到Mechanical 中进行频域的谐响应分析；谐响应分析的结果， 作为激励耦合到ANSYS Mechanical ACT 中，作为噪声分析的激励。
• 本例目的在于展示电磁场、谐响应以及声场的耦合分析和数据传递流程，描述关 键步骤。如要查看具体操作，可查看ANSYS公司的其他相关培训教程。
w 导入Maxwell Project 文件
w 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。
• 软件要求
• 本例中的电磁、震动和噪声的耦合分析，需要需要使用Maxwell V2014 、ANSYS Mechanical R15版本。
• 需要安装ANSYS Workbench ，并且Maxwell、 Mechanical都集成到Workbench 界面中。
• 需要安装并激活 Acoustics ACT 选项
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
• 电机电磁、震动和噪声分析流程简介
• 本例将重点展示，如何在ANSYS Workbench平台下，电机的电磁、震动和噪声的 耦合分析流程。
• 本例以永磁同步电机模型为例。在Maxwell 2D中，利用该电机的1/8模型，计算定 子内表面径向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中进行该电机三维定子的 谐响应分析；最后在ANSYS Mechanical ACT中进行三维声场分析。
• 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
转子 轴
Phase C Phase B
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。
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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。
ANSYS 中国2源自电机电磁、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。
Based • 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 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
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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
• 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
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电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
w 启动ANSYS Workbench
w 启动Workbench w 选择 Windows 开始菜单，点击 All Programes > ANSYS 15.0 > Workbench 15.0
w 确保Maxwell 2D、Harmonic Response 等求解器，显示在Workbench左侧的窗 口中，如右图。
2. 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
• 在Workbench中，Maxwell中计算的定子内表面径向和切向磁拉时域力密度分布， 作为激励源，耦合到Mechanical 中进行频域的谐响应分析；谐响应分析的结果， 作为激励耦合到ANSYS Mechanical ACT 中，作为噪声分析的激励。
• 本例目的在于展示电磁场、谐响应以及声场的耦合分析和数据传递流程，描述关 键步骤。如要查看具体操作，可查看ANSYS公司的其他相关培训教程。
w 导入Maxwell Project 文件
w 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。
• 软件要求
• 本例中的电磁、震动和噪声的耦合分析，需要需要使用Maxwell V2014 、ANSYS Mechanical R15版本。
• 需要安装ANSYS Workbench ，并且Maxwell、 Mechanical都集成到Workbench 界面中。
• 需要安装并激活 Acoustics ACT 选项
电机电磁、震动和噪声耦合分析流程
• 电机电磁、震动和噪声分析流程简介
• 本例将重点展示，如何在ANSYS Workbench平台下，电机的电磁、震动和噪声的 耦合分析流程。
• 本例以永磁同步电机模型为例。在Maxwell 2D中，利用该电机的1/8模型，计算定 子内表面径向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中进行该电机三维定子的 谐响应分析；最后在ANSYS Mechanical ACT中进行三维声场分析。