基于ANSYS的电梯驱动用永磁同步电机磁场有限元分析

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基于ANSYS二次开发的永磁同步发电机电磁场分析

基于ANSYS二次开发的永磁同步发电机电磁场分析

研究与开发基于A N SY S二次开发的永磁同步发电机电磁场分析王丽华(南昌大学,南昌330031)摘要本文应用A N SY S提供的A PD L语言编程,设计可视化界面,通过主程序调用模块化子程序,利用do循环语句实现电机自动旋转.剖分、加载荷及求解等过程,方便快捷,同时对电磁场计算结果进行后处理,得出永磁同步发动机的绕组磁链、端电压大小及波形.分析结果有助于对电机进行性能分析及优化设计。

关键词:A PD L;永磁同步发电机;齿磁通;绕组电压T he El ect r om agnet i c Fi el d A nal ysi s of Pe r m a nent M agnet Synchr onousG ener at or B ased on A N SY S Secondar y D evel opm e ntW ang Li h ua(N anchang U ni v er s i t y,N anch ang330031)A bs t r act Th i s pap er com pi l es pr ogr am s by t he A P D L l ang uage of A N SY S s of t w a r e,de si gnsvi si bl e i nt er f ac e,cal l bl ocked s ubpr o gr am by m ai n pr og r am and r e al i z e t he w hol e process of t he el e ct r i c al m a c hi ne’S a ut o—r ot at e,a ut o-m es h,a ut o-l oad and SO on,w hi ch iS con veni ent and ef f i c i ent.A t t he s am e t i m e,t he val ue and w a ve f or m of w i ndi ng m agnet i c f l u x l i nka ge and vol t a ge ar e obt ai ned by dea l i ng w i t h t he ca l c ul at i on r esu l t of t he el ect rom ag net i c f i el d.T he r e sul t s of s i m ul at i on is he l pful t o anal yze and des i gn per m a nent m ag net el e ct r i c al m a chi ne.K ey w or ds:A P D L『;P M Synchr onous G enerat or.t o ot h m agn et f l ux:w i ndi ng vol t a ge1引言对于一个简单模型来说,采用G U I(人机交互)操作方式可以很便捷地完成分析。

基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析解读

基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析解读

基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析发表时间:2007-9-11 作者: 黄劭刚夏永洪张景明来源: 万方数据关键字: APDL语言同步发电机电磁场有限元介绍了应用ANSYS自带的APDL编程语言进行软件开发,将该软件应用于同步发电机空载磁场分析中,在电机的电磁场计算中实现了电机的自动旋转、自动施加载荷的功能,使用、修改方便,并且计算速度快。

通过对电磁场计算结果的后处理,得出了同步发电机的旋转磁场波形和电压波形。

样机测试结果验证了分析结果的正确。

1 前言ANSYS软件是一个功能强大、灵活的,融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件。

广泛用于核工业、石油化工、航空航天、机械制造、土木工程等一般工业及科学研究领域的设计分析。

在实际的电机电磁场分析中,电机的转子磁极形状、定子齿槽形状、气隙大小以及铁磁材料均已确定,但是当转子相对十定子齿槽的位置不同时一,其计算结果也不相同。

为了分析电机电磁场问题,若把定、转子相对位置固定不变进行求解,再对电磁场计算结果进行傅立叶级数分解来计算电机绕组的电势则误差太大。

为此,需要对定、转子不同位置时一分别进行计算,然后通过电磁场的计算结果求出电机何个定子齿部磁通随转角变化的关系,然后根据磁通的变化率求出电机基波绕组的电势。

ANSYS软件是目前应用最为广泛、使用最方便的通用有限元分析软件之一,应用ANSYS软件来分析电机电磁场是非常有效的。

但是当采用ANSYS软件的图形用户界面( GUI)操作方式时,每次定、转子之间的旋转、网格剖分、施加载荷进行求解、查看计算结果等都需要人工进行重复操作,使用起来非常繁琐,并且效率低。

为此,木文采用ANSYS软件的APDL语言编写的软件对同步发电机的空载磁场进行研究,实现了电机定、转子之间的自动旋转,自动网格剖分,自动施加载荷以及自动求解的功能。

整个电磁场分析过程无需人工进行干预,使用方便,便于修改,并且大大提高了计算速度。

谢丹!!梅顺齐!基于ANSYS软件的磁力驱动机构的磁场分析

谢丹!!梅顺齐!基于ANSYS软件的磁力驱动机构的磁场分析

[研究・设计]收稿日期:2009202225;修回日期:2009203203基金项目:国家自然科学基金资助项目(50775165)作者简介:谢丹(1983-),女,湖北荆州人,武汉科技学院机电工程学院硕士研究生,主要研究方向为机电一体化,磁力机械。

基于AN SYS 软件的磁力驱动机构的磁场分析谢 丹,梅顺齐 (武汉科技学院机电工程学院,湖北武汉 430073) 摘 要:磁力驱动机构实现了转矩的无接触传递,是一种新型绿色驱动机构。

其磁场的分布计算是此类机构分析设计的基础。

本文针对高速轴向磁力驱动机构,借助ANSYS 有限元法分析软件,对其磁场分布进行了研究,得出不同节点的磁场强度值,为该机构的设计提供了依据。

关 键 词:磁场;有限元分析;磁力驱动机构中图分类号:O441.4 文献标志码:A 文章编号:100522895(2009)0520042204Ana lysis of the M agneti c F i eld D r i v i n g by M agneti c M echan is m w ith ANS Y S SoftwareX I E Dan,ME I Shun 2qi(Depart m ent of Mechanical and Electr onic Engineering,W uhan University of Science and Engineering,W uhan 430073,China )Abstract:Magnetic drive mechanis m is a kind of trans m issi on mechanis m that can trans m it t orque without contact,and it ’s a ne w kind of green drive mechanis m.The nu merati on of the magnetic field is generally the basic devise of the Magnetic drive mechanis m.Focusing on the high 2speed axial m agnetic drive m echanis m ,the paper studied its m agneticdistribution w ith AN S YS F in ite E le m en t A nalysis soft w are and obta ined the value of M agnetic field for different nodes,thus provide the basic infor m a tion for structure design .Key words:magnetic field;finite ele ment analysis;magnetic drive mechanis m 0 引言磁力驱动机构亦称磁力传动机构、磁力联轴器,是一种磁学与机械工程相结合的新型驱动机构,也是近年来动力传递方式及密封技术领域取得的重要成果[1]。

基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统共3篇

基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统共3篇

基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统共3篇基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统1基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统随着城市化进程的不断加快,电梯作为建筑物中不可或缺的一部分,正越来越广泛地应用于现代建筑中。

由于电梯的安全性和可靠性至关重要,因此在设计和制造电梯时需要进行多种分析和测试。

在这个背景下,电梯参数化有限元分析系统应运而生。

ANSYS是一家专注于工程仿真软件的公司,其提供的有限元分析软件ANSYS是业内公认的最为完善和全面的有限元分析软件之一。

然而,对于电梯行业的专业人士来说,单纯使用ANSYS软件进行电梯分析是不够的。

因此,一些企业在ANSYS软件的基础上进行二次开发,开发出适用于电梯行业特点和需求的软件,即电梯参数化有限元分析系统。

电梯参数化有限元分析系统具有以下特点:1. 参数化建模通过参数化建模,将电梯的各个部件及其相关参数(比如尺寸、材质等)进行抽象和标准化,使得电梯的建模过程更为快速和精确。

此外,在电梯设计中进行参数化建模,还可以方便地进行设计变更和优化。

2. 各个部件的分析模块基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统包含各个部件的分析模块,比如悬挂系统分析模块、导轨系统分析模块等,这些模块可以独立使用,也可以联合使用,以进行电梯各个部件的有限元分析和强度计算。

3. 多场耦合分析电梯在运行过程中需要同时考虑多个因素,比如机械力学、热学、力学等等。

因此,在电梯参数化有限元分析系统中,需要进行多场耦合分析,以保证电梯的完整性和可靠性。

4. 可视化展示电梯参数化有限元分析系统的另一个特点是可视化展示。

通过动画演示、图表展示等多种方式,进行电梯的各种分析和计算结果的展示。

这样,对于电梯设计人员来说,可以更为直观地了解分析结果以及评估设计的可行性。

电梯参数化有限元分析系统是电梯制造企业必备的分析工具,也是电梯设计人员进行设计和改进时的重要帮助。

Ansoft 有限元分析软件对永磁同步发电机进行磁场分析

Ansoft 有限元分析软件对永磁同步发电机进行磁场分析

一、概述此文档介绍了利用Ansoft Maxwell2D 11.0电磁场有限元分析软件对永磁同步发电机进行磁场分析的方法,读者应先了解Ansoft软件的基本使用方法后阅读本文,Ansoft软件的基本使用方法可参阅《Ansoft工程电磁场有限元分析》(刘国强著,电子工业出版社)。

永磁同步发电机磁场分析的基本流程见图1。

图1 磁场分析的基本流程二、求解空载磁场1.绘制有限元模型(Define Model)Ansoft Maxwell2D 有限元建模的方法主要有三种,一是直接在Maxwell2D 中绘制,选择Define Model-Draw Model 进入后在软件提供的绘图界面上绘制电机模型。

二是利用Ansoft RMXpert导入,点开Maxwell 11 3D的界面,选择Project-Insert RMxpert Design,然后逐项输入电机各项数据。

输入完各项数据后,点击RMxpert-Analyze all,求解电机模型。

求解完成后,点击RMxpert-Analysis Setup-Export-Maxwell 2D Project,生成一个Maxwell 2D模型。

在弹出的对话框中,Project Name中填写模型的名字,Location填写模型存放的路径。

三是用AutoCAD绘制后导入。

将绘制后的AutoCAD图形存成*.dxf格式,在Ansoft Maxwell2D 绘图界面中点击File-Import,选中*.dxf文件在出现的设置转换参数对话框中,将Number of segments for poligonalization of a circle 和Number of segments between control points of a spline 后的数量设置得大一点,点击ok,将AutoCAD图形转换为Maxwell 2D模型图形*.sm2。

界面后选择File-Open, 打开转换好的图形。

基于ANSYS的永磁同步电机设计分析软件

基于ANSYS的永磁同步电机设计分析软件
关键词: 永磁同步电机; 电磁 场; 有限元分析; ANSYS软件; 电机设计 中图分类号: TM302: TM 351; TB115 文献标识 码: A 文章编号: 100128085( 2006) 0220025205
A Software for D esign and Ana lysis of PM SM Based on ANSY S
fo rm ation ); 函数的各参数 含义在 MSDN 中都有详 细的
介绍, 在这里, 仅介绍一下本文用到的几个最主要 的参 数。第 一个 参 数 lpApplicat ionN ame 是 AN2 SYS的文件路径名。在上文中, 通过对注册表的 读取, 已经获取了 ANSYS的安装路径。第二个参 数 lpCommandLine 是运 行 ANSYS 所需 的 参 数。 第九个参数 lpStartInfo是一个指向 STARTUP INFO 结构的变量。当 W indows创建新进程时, 它将使 用该结构的有关成员。大多数应用程序将要求生 成的应用程序仅仅使用默认值, 至少应该将该结 构中的 所有成 员初始 化为零, 然 后将 cb ( cb 为 STARTUP INFO结构成员 )设置为该结构的大小。 STARTUP INFO 结 构 的 其 他 具 体 成 员 参 见 VC+ + 6. 0帮 助系 统 MSDN。第 十个 参数 lpPro2
图 2 ANSYS软件批处理运行流程图
图 1 VC调用 ANSYS程序设计结构流程图
前处理参数输入主要功能是负责输入诸如电 机转子内外径、定子内 外径、气隙长 度、槽型、槽 数、槽的尺寸; 然后软件采用文档读写的方式, 将 前处理输入的参数值直接插入到用于 ANSYS 计 算的 APDL 文件, 生成一个 APDL语言的文本文 档并保存该文档。当输入的参数改变时, 即可改 变 APDL文件中的参数值, 从而改变 ANSYS建立 的模型。生成的 APDL 文件遵循 ANSYS 的参数 化设计语言规范, 而且该 APDL文件可以由用户 指定目录存储, 因此也可以将该 APDL文件存储 到软盘或其他移动设备上, 供其他 ANSYS 系统使 用。由于该 APDL文件是本软件与 ANSYS 之间 交互的中间参数文件, 因此需要保存该文件的路 径供调用 ANSYS时使用。

基于ANSYS的新型永磁同步电机优化设计

balt
Ma印et8[J].Nucle盯Im叽men协∞d
MetIIod8,1981,
187:109-117.
672 37.067 ll I.20Il 85.335259.469333.603
[3]
K.Halbach.Pe巾lrh鲥∞E微嵋iII
213-215.
s叼mnted m啪Earthcobalt
通永磁电机的电磁分析方法已经满足不了它的要
求,其设计必须和有限元分析紧密结合起来。其
有限元分析步骤如图4。
转子模型建立
式中,M=肌os(加);帆=±肘sin(加);口,为径
向单位矢量;‰为切向单位矢量;p为任何一点离 开极轴的角度;P为电机的极对数;“+”外转子时
槽形建立
使用,“一”内转子时使用。
如果把每极永磁体均分为厅个无穷小、宽度为 △9的永磁体系列,取这些永磁体系列的径向分解
Method8,1982,198:
气隙磁场跨度,mm
Ma印et8[J].NucleⅡIm呐m吣∞d
图11艿=5咖时气隙磁场
[4]
张好明.Halb”h永磁电动机的计算机辅助设计[D].南京 航空航天大学。2004.
从上述有限元分析中可以看出,在固定永磁 体体积的前提下,通过调节非铁心材料的宽度, 就可以自由调节气隙磁场磁密的大小。不断改变 非铁心材料的宽度,采集其相应的气隙磁密,得
永磁体模型建立

网格剖分 磁场分析
值,则这些分解值叠加后可以组成一个正弦磁场。
此磁极磁场不仅有利于减少电机的磁场谐波,提 高电机的转矩性能,而且对于定转子来说不再需 要其它措施来减少谐波,有利于电机的加工。 (2)气隙磁通密度大 在一般永磁电机中,永磁材料都是离散分布, 如果集中各永磁体并插入一系列有规则的永磁体 而形成环面分布的话,便得到了Halbach阵列,模 型如图2。图3是利用Ansys有限元分析软件得到 的磁场分布图。

基于ANSYS软件的稀土永磁无刷直流电机的电磁场分析

基于ANSYS软件的稀土永磁无刷直流电机的电磁场分析近年来,由于稀土永磁无刷直流电机具有效率高、转矩低、低压低转速性能好、调速范围广、噪声小、抗干扰能力强、体积小等优点,在国防、工农业生产和日常生活等许多方面获得了越来越广泛的应用。

因此受到了越来越多人的亲睐。

电磁性能是电机设计的重要指标,故研究其磁场的分布具有重要的意义。

和其它的许多励磁的直流电机不同的是,稀土永磁无刷直流电机采用了永磁体作为励磁源,故电机内部电磁场的分布较为复杂,采用传统等效磁路方法分析会遇到周期长,成本高,且会带来比较大误差的困难,而本文采用有限元数值分析的方法来对电机进行分析,很好的解决了上述的困难。

ANSYS14.5是一种在工程上广泛使用的有限元分析软件,本文首利用它提供的GUI命令和命令流(APDL语言)结合起来建立了稀土永磁无刷直流电机的模型,然后经过了前处理阶段、分析计算阶段和后处理阶段,最后分析了其二维的静态磁场,得到了与空载和负载相对应的磁场分布、磁场强度分布、磁流密度分布、电磁力分布。

结果都非常直观明了,计算精度高,而且整个设计周期短,为稀土无刷直流电机的设计分析提供了很好的思路,具有一定的参考意义。

关键词:稀土永磁无刷直流电机,有限元法,ANSYS,电磁场分析、第一章绪论1.1 稀土永磁无刷直流电机产生的背景20 世纪以来,随着全球汽车工业的发展,对石油资源的需求、对生态环境的影响变得越来越大,在这种背景下,各种各样的电动汽车脱颖而出[1]·有刷直流电动机有刷直流电动机拥有良好的启动和调速性能,但其存在换向器和电刷,导致换向火花、电磁干扰、可靠性差、造价高等一系列问题。

·异步电机异步电机结构简单、运行可靠、价格便宜,但其调速和启动性能不佳。

·同步电机同步电机具有良好的运动性能,但其启动性能不佳。

·上世纪三十年代有人提出了用电子换相取代机械换相无刷直流电动机的概念,但当时尚无理想的电子换相器件。

基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统

基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统作者:郑顺源来源:《科学与财富》2016年第19期摘要:电梯是人们工作和生活中常用的运输工具,其高效、安全和可靠性也越来越受到人们的重视。

在电梯整个安全体系中,结构性安全是最基本、最核心的。

为提高电梯生产效率和质量,许多生产厂家,已经将电梯结构的有限元分析引入到设计之中。

本文从ANSYS二次开发入手,探讨开发电梯参数化有限元分析系统的途径和方法,以供参考。

关键词:ANSYS;二次开发;电梯;参数化;有限元随着计算机技术的飞速发展和有限元理论的日趋成熟,计算机辅助技术(CAE)也获得了重大进展,一大批优秀的CAE软件应运而生。

其中,ANSYS以其强大的前后处理功能和友好的操作界面,在各领域得到了广泛的应用。

作为一款通用型有限元分析软件, ANSYS能进行温度场、应力场、电磁场和流场的分析。

也正因为其通用性,使其对不同行业的针对性不强,这给专业分析人员造成一定的障碍。

因此,结合行业特点,利用ANSYS二次开发工具,开发适用于用户的参数化模块,充分体现专业化、客户化、便捷化已经成为一种趋势。

有限元法在电梯设计中的应用,使电梯结构分析又上升到了新的台阶。

利用ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统,只要输入电梯的设计参数和分析参数,经过系统进行前后处理之后,就可以得到想要的结果,极大的提高了设计效率和质量。

一、有限元法及ANSYS二次开发有限元法就是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象,单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形条件综合求解。

由于单元的数目和节点的数目都是有限的,所以称为有限元法。

[1]这种方法灵活性大,只要改变单元数目,就可以使解的精确度与真实情况无限接近。

基于有限元方法的CAE系统,其核心思想是结构的离散化。

应用CAE软件对工程或产品进行性能分析和模拟时,一般要经历三个过程:前处理,即对工程或产品进行建模,建立合理的有限元分析模型;有限元分析,即对有限元模型进行有限元单元特性分析、单元组装、系统求解和结果生成;后处理,即根据工程或产品模型与设计要求,对有限元分析结果进行加工、检查,并以图形方式提供给用户,辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。

基于ANSOFT的永磁同步电机有限元分析


永磁磁极数 / 对

投稿时 间 :2 1—6 2 00 0 —5 作者简 介 :王振 ( 8一 )男 ,南 昌大学 电机 与电器 专业研 究生 ,研究 方向 永磁 电机及其 控制 。 16 9
研究与探讨
能 源研 究 与 管 理 2 1( ) 0 0 3
・ 7・ 2
在 确 定 好 电机 的 冲 片 后 ,在 操 作 界 面 上 选 择 MA WE L2 X L D,开始 进行 电机模 型 的 建立 。在 建模 过 程 中 ,需 要 利 用 到模 型 绘 制 快 捷 按 钮 上 的 Da rw

o n ANS FT O
W ANG Z e h n, L U Ja — u , W ANG Ai  ̄n I in g o - g
(e at e t f lc i l n uo a c nier g N nh n nvr t N n h n 3 0 C i ) D p r n o etc dA tm t g ei a ca g i sy ac a g 3 0 3 h a m E r aa iE n n U e i 1 n
mo e ig meh , n lss s p n rc s e r n r u e n d t i e p ciey E r s l ft n in l cr ma n t d l to a ay i t sa d p o e s sa e i t n d e d o c d i e al s e t l.F A e u t o a se tee to g ei ,r v s r c i da ea ay e . f l r n lz d e Ke r s p r a e t g e e i eANS l ee t ma n t ed ywo d : e m n n n t ma ma h n ; OF ' ler ; o g e i f l c i
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业 ,06 4 : 2 0 ( ) 2— . 3
梁广 民. 电梯技术 的发展趋势[ ] J .电梯工业 , 0 6 1 : 20 ( ) 8—9 . 缪学进 , 李永 东 ,肖曦 ,等.永磁 同步 电机控制 系统 及其在 电 梯 中的应用 [] J .电力电子技术 , 0 6, 0( ) 9— 1 20 4 6 :l 2 .
图 9 电机 相 绕 组 磁 通 分 布
何罡 ,黄大为 , 黎坚 ,等.无 齿轮 电梯专 用永磁 同步 电机调 速 系统的实现[ ] J .电力电子技术 , 0 3 7( ) 2 0 ,3 2 :1— . 3 张式勤 , 郑尔玺 , ny 在电梯用变频调速永磁同步电机设计 中 A ss
的应 用 [ 】 J .电机 技 术 , 0 3 3 : 0—1 . 20 ( ) 1 3
太原 理 T 大 学 硕 士 学 位 论 文 , 09 20 .


图 1 电机 相1
4 结 语
本 文 通 过建 立 l. W 电梯 驱 动用 稀 土永 磁 电 0 7k 机 有 限元分 析模 型 ,分 析 电机 的 内部磁 场分 布 规律 , 获得 了绕组 磁通 、感应 电动 势 和 电磁 转 矩 等 电磁 特
图 8 电机 线 圈 磁 通 分布
由图 1 0可 知 ,空 载感 应 电压 曲线 为 一 梯 形 波 ,
电压 幅值约 为 20V。 由图 1 1 1可知 ,电机 的平 均 转
矩约 为 6 m,与 给定 额定 转矩 误差 约 2N 2N m。
刘冲.电梯用分段永 磁直线 同步 电机设 计及有 限元分析 [ . D]


截 1氛 | 『
4卷 4
3 电磁 特 性 计 算
经空载 和 负载 情 况 下 的 磁场 有 限分 析 计 算 ,获
得 了一个 电周 期 内电机 线 圈磁 通 分 布 、相 绕组 磁通 分 布空载感 应 电动势 及 电磁 转 矩 等 电 磁特 性 ,结果
分 别如 图 8~图 1 所 示 。 1
性 ,所 得结果 与 给定性 能指 标较 接近 。
参 考- 文献 二
1』 ;
寸 l

杜 贵 明 ,庞 丽 芹 ,电梯 驱 动 系 统 控 制 技 术 的 现 状 与 发 展 前 景 [] J .中 国新 技 术 新 产 品 ,2 1 ( ) 7一l. 0 0 9 :1 7
李士林.永磁同步 电机 一电梯 曳引 主机发展方 向[ ] J .电梯工
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