基于ANSYS的永磁同步电机温度场分析专题资料集锦(一)
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的永磁同步电机温度场分析

近些年来 ,由于永磁同步电机在工农业 的生产生活中应用越来越广泛 ,关于永磁同步电机的各类 问 题也越来越引起人们的重视 .由于电机的应用逐渐广泛 ,电机的负载逐渐增大 ,电机运行时的损耗也逐渐 增加 ,导致 电机 内部温升也 同时增大.而过高的温升容易使得电机部件出现过早老化 的现象 ,所以电机 内 部温升是电机设计 中必须考虑 的参数 .因此 ,电机的发热问题也引起了人们 的重视.但是由于电机内部结 构 复杂 、磁场分 布不 均匀 等 因素 ,使 得人 们对 于 电机 内部 温度 场分 布 的认识 大 多停 留于公 式计 算 出的 电 机 温升 得平 均值 ,而 没有 具体 到 电机 的温 度分 布 规律 .但 利用 Ansys有 限元 分析 软件 ,可 以模 拟 出 电机 内 部温度场的分布情况 ,从而解决这一问题.本文通过Ansys软件中的热分析模块 ,对实际电机温度场进行 二维分析 ,得 出温度分布云图,模拟 电机在运行过程 中温度场分布 隋况.
摘要 :利用Ansys ̄-f限元分析软件对永磁 同步电机的平面二维模型进行温度场分析 ,将 分析得到的结果与理
论计算结果进行 比较 ,寻找 出一种有效的计算 电机温度场的方法 .
关键词 :永磁 同步 电机 ;Ansys软件 ;瞬态热分析 ;温度场
中图分类号 :TM 341
文献标识码 :A
文章 编号 :2095—2481(2013)02.0138.03
第 25卷第 2期 2013年 5月
宁德师范学院学报(自然科 学版) Journal of Ningde Normal University(Natural Science)
Vol_25No.2 M ay2013
基于Ansys的永磁 同步电机温度场分析
基于ANSYS的电主轴温度场仿真及分析

1975 年生, 第一作者: 宋长双, 男, 工学学士, 工程 师, 主要研究方向为数控机 床 电气 控制及数控 系 统 应 用。 ( 编辑 余 捷)
-7
( 2)
( 8) ( 9)
2 /3
式中: C 为摩擦系数( 常根据 经 验 来 确定) ; ρ 为 空 气 密 kg / m3 ; ω 为角速度, rad / s; R 为 旋转 体 的 外径, m; L 度, m。 为旋转体的长度, 1. 1. 2 电损耗 电 损 耗 主要 是 定 子 与 转 子 的 电 损 高速电主轴中, 耗, 可用下式计算: P e = I2 R = I2 ρL / S ( 3) W; I 为电流, A; ρ 为导体 的 电 阻 率, 式中: P e 为电损耗, m; S 为导体的截面积, m2 。 Ω·m; L 为导体的长度, 1. 1. 3 磁损耗 循环磁化时单位质量的损耗可用经验公式表示为 P t = CfB2 ( 4) max W; C 为 与 电 工 钢 牌 号 有 关 式中: P t 为磁 滞 损 耗 功率, Hz; B max 为磁感应最大值, T。 的常数; f 为磁化频率, 转子铁芯的损耗 由 转 差 率 来 确定, 由 于 它 的 值很 小, 可以忽略不计。 涡流损耗按下式计算: π δ ( fB ) 2 ( 5) 6 ργ c m; f 为 磁 化 式中: P 为涡流损耗功率; δ 为硅钢 片 厚 度, P = Hz; B 为磁感 应 最 大 值, T; γ c 为 铁 芯 的密度, kg / 频率, m3 ; ρ 为铁芯的电阻率, Ω·m。 1. 2 电动机生热率的计算 生热 率 q 是 指 热 源 单位 体 积 的发 热 量, 可用 下式 Q V
Ansys有限元分析温度场模拟指导书

实验名称:温度场有限元分析一、实验目的1. 掌握Ansys分析温度场方法2. 掌握温度场几何模型二、问题描述井式炉炉壁材料由三层组成,最外一层为膨胀珍珠岩,中间为硅藻土砖构成,最里层为轻质耐火黏土砖,井式炉可简化为圆筒,筒内为高温炉气,筒外为室温空气,求内外壁温度及温度分布。
井式炉炉壁体材料的各项参数见表1。
表1 井式炉炉壁材料的各项参数三、分析过程1. 启动ANSYS,定义标题。
单击Utility Menu→File→Change Title菜单,定义分析标题为“Steady-state thermal analysis of submarine”2.定义单位制。
在命令流窗口中输入“/UNITS, SI”,并按Enter 键3. 定义二维热单元。
单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete 菜单,选择Quad 4node 55定义二维热单元PLANE554.定义材料参数。
单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models菜单5. 在右侧列表框中依次单击Thermal→Conductivity→Isotropic,在KXX文本框中输入膨胀珍珠岩的导热系数0.04,单击OK。
6. 重复步骤4和5分别定义硅藻土砖和轻质耐火黏土砖的导热系数为0.159和0.08,点击Material新建Material Model菜单。
7.建立模型。
单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By Dimensions菜单。
在RAD1文本框中输入0.86,在RAD2文本框中输入0.86-0.065,在THERA1文本框中输入-3,在THERA2文本框中输入3,单击APPL Y按钮。
8.重复第7步,输入RAD1=0.86-0.065,RAD2=0.86-0.245,单击APPL Y;输入RAD1=0.86-0.245,RAD2=0.86-0.36,单击OK。
ANSYS磁场分析

• 选择 OK
2.1-32
以毫米单位生成的模型,最好把模型尺寸变换为国际单位制(变换系数 =.001) 使整个模型激活 Utility>Select>Everything 缩放平面-不用拷贝 Preproc>operate>scale>areas
• 选择 OK
2.1-24
• •
给线圈平面施加电流密度 选择线圈平面 Utility>Select>Entity
• 一旦衔铁已选好,选择OK (在选取框内)
2.1-20
•
选择与已选平面相对应的单元
用“面”
衔铁单元
• 选择 OK • 图示衔铁单元 Utility>plot>elements
2.1-21
•
使单元与衔铁组件联系起来 Utility>Select>Comp/Assembly>Create Component
•
打开绘制单元的材料属性 Utility>PlotCtrls>Numbering
• 选择 OK
2.1-19
• •
力边界条件标志需要单元部件,即一组具有 “名称”的单元 把衔铁定义为一个单元组件 – 选择衔铁平面 Utility>select>entities
用此选项在图形窗 口中选择平面
再次选择用APPLY
• 选择 OK
2.1-15
• •
这些平面要求与物理区和材料联系起来 Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas 选取线圈平面 (在选择对话框里)点取OK 材料号窗口输入3
• 点 OK
2.1-16
基于ANSYS的新型结构永磁直线同步电机力性能研究

2 2年 2 月 01
机
电
工
程
Vo .2 o2 1 9 N . Fb 0 2 e .2 1
J un lo c a ia o r a f Me h ncl& Elcr a n ie rn e t c lE gn e g i i
基于 A S S的新型结构 NY 永磁直线 同步 电机力性能研究
te c aa tr t so h e a e tma n t ie rsn ho o smoo ( ML M)srcu e a n w srcue o trmo e sb i o h h rce si ftep r n n g ei l a y c rn u tr P S i c m c n tu tr . e t tr fmoo v rwa ul t u t
式中:
置。
动 子 的 长 度 ,一 整 数 , 七
距 ,~ 动 子 位
端 边力 的展 开F ui 为 . o r r 5 e :
( + ( i ) n
n1 = 丁
n nt c —a 。 2 )
—
的两个峰值 , 峰值相距3 m, 6 m 即极距.也就是动子端 r , 部在每 次进 出磁极 对应 的磁 场空 间时 ,都会 产 生非 常 大 幅度 的推力 波动 , 可见 在普 通结 构上 , 这种 推 力波 动
1 线 圈 ;一 永磁 体 ;~ 凸铁 ;_ 动子 叠 片 一 2 3 4
j e
n =l
u七 2 e l ;u 谨 l 1 l
s i n
下
电机永磁体采用高性能钕铁硼材料 , 磁化方 向为
法 向 , 感 应矫 顽 磁 力 为H = 9 Am; 其 85k / 电机 为 1槽 单 8
基于ANSYS新型电机设计工具包的永磁同步电机效率仿真

电机设计关注的共同点
70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00
优化转矩脉动
XY Plot 2
Design_BH_right_1_Current_Gamma_Sweep1
Curve Info Moving1.Torque Setup1 : Transient
仿真计算IPM永磁电机之效率和损耗图
--电机设计工具包高级应用
提纲:
电机设计流程
工具包计算方法介绍 案例:Magna IPM电机效率Map图 案例:优化IPM电机磁钢设计 总结
电机设计流程
电机设计流程
工具包计算方法介绍 案例:Magna IPM电机效率Map图 案例:优化IPM电机磁钢设计 总结
Lq略微增大
DSO选项提升求解速度
• Simulations run on Distributed Solve Option (DSO):
Ford--IPM电机仿真时间提速结果
• Excluding the processing times:
100 80
Speed-up factor
60 40 20 0 0
减少磁钢用量优化
目标--减小20%磁钢:
减小“V-angle”角度;
减小磁钢厚度;
减少磁钢用量优化
The percentage difference of efficiency between the original and modified designs.
减少磁钢用量优化
有限元分析结果: Ld减小
优化设计
用户自定义输出(UDOs)
电机设计工具包
基于ANSYS的永磁同步电机的设计与仿真

侯 鹏 1>2 ,周 国 鹏 2 ,万 仁 卓 1 ,周 芳 2 ,周 智 2
( 1 . 武 汉 纺 织 大 学 电 子 与 电 气 工 程 学 院 ,湖 北 武 汉 430200; 2 . 湖 北 科 技 学 院 工 程 技 术 研 究 院 ,湖 北 咸 宁 437100)
摘 要 :为 了 简 化 研 发 永 磁 电 动 机 的 设 计 周 期 ,本 文 提 出 了 一 种 基 于 Ansys Maxwell软 件 RMxprt电
态 运 行 有 限 元 计 算 与 分 析 ,验 证 了 电 磁 设 计 的 合 理 性 ,同 时 比 较 了 基 于 磁 路 法 RMxprt的 计 算 和
Maxwell2D有 限 元 分 析 相 结 合 的 电 机 设 计 过 程 Q结 果 表 明 ,有 限 元 分 析 法 的 精 度 优 于 磁 路 法 ,该 分
元 法 对 单 相 永 磁 同 步 电 机 进 行 了 仿 真 研 究 。在国 外 ,LiP〇等在文献[5]中应用场路耦合有限元法仿真 了 永 磁 同 步 电 机 的 稳 态 运 行 性 能 ,Gieras等在文
献 [6]中用有限元法计算了同步电动机的参数和性 能 ,文中参数仿真能真实地反映负载时磁场的饱和 程度。总 之 ,国内外学者对各种电机电磁场性能仿 真 分 析 取 得 了 一 些 成 果 ,很 明 显 利 用 有 限 元 法 分 析 电机磁场更精确,但利用有限元法分析各种电机模 型还有待完善。
本 文 将 采 用 有 限 元 法 对 永 磁 同 步 电 机 (PMSM) 内部电磁场进 行 数 值 计 算 与 仿 真 分 析 。首先基于 RMxprt模 块 建 立 永 磁 电 机 的 数 学 模 型 ,然 后 将 RMxprt模 块 生 成 的 几 何 模 型 导 入 Maxwell2D 模 块 , 利 用 Maxwell2D 模 块 对 电 机 进 行 有 限 元 仿 真 与 分 析 ,验证电机设计的合理性,并为进一步优化打下 基础。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
device. This is particular important for PMSMs since it also
influences the magnetic flux produced by the permanent magnets.
8.Rotor surface ferrite magnet synchronous machine for generator
6.Thermal analysis of an interior permanent magnet synchronous
traction motor for high speed railway applications In this paper thermal behavior of a 600kW 4200r/min interior permanent magnet synchronous motor (PMSM) with forced ventilation in the stator was analyzed using Fluent. Due to its high power density and compact structure, accurate thermal analysis of PMSM traction machine is of great importance in designing and optimizing. Different structures of stator ventilation are evaluated and the square ventilation structure in the inner surface of house is selected.
及传热传质学基本理论,根据共轭传热原理,建立包含形状复杂的散热翅及
接线盒等结构部件的三维流动与传热的物理模型。应用有限体积元法,对变 频供电情况下的永磁同步驱动电机内各部件温升及流体流动进行了数值求解
,并着重分析了电机内主要结构部件的温升空间分布特性。通过与实验数据
的对比分析,验证了其计算结果的准确性以及求解方法的合理性,为中小型 永磁同步驱动电机的设计提供一NSYS的永磁同步电机的温度场分析
利用Ansys有限元分析软件对永磁同步电机的平面二维模型进行温度场 分析,将分析得到的结果与理论计算结果进行比较,寻找出一种有效的计算 电机 温度场的方法。 近些年来,由于永磁同步电机在工农业的生产生活中应用越来越广泛, 随着电机的负载逐渐增大,电机运行时的损耗也逐渐增加,导致电机内部温 升同时增大。而过高的温升容易使得电机部件出现过早老化的现象,所以电 机内部温升是电机设计中必须考虑的参数。 由于电机内部结构复杂、磁场分布不均匀等因素,使得人们对于电机内 部温度场分布的认识大多停留于公式计算出的电机温升的平均值,而没有具 体到电机的温度分布规律。利用Ansys有限元分析软件,可以模拟出电机内部 温度场的分布情况,从而解决这一问题。
use in a hybrid application — Electro-magnetic and thermal analysis To reach a particular tangential stress in a PMSM the magnetic loading and the electric loading should have corresponding values. This means that if the magnetic loading is restricted by the characteristics of cheap and relatively weak ferrite permanent magnets, the electric loading should be increased to keep the tangential stress at desirable value. However, the latter is also limited because of the demagnetization risk of the permanent magnets by a high armature reaction.
2. 在几乎不影响计算结果仿真云图的前提下,为了减少计算量,提高效率, 假设:铁芯损耗主要为定子铁芯损耗,忽略转子铁芯中产生的损耗,对5.5KW 的稀土永磁同步电机进行瞬态热分析。
(1)建立电机几何模型,进入前处理器;
(2) 定义材料属性:定义单元类型并设置单元参数,对电机各部分的材参 数进行定义并更新工程文件;
Maxwell 与 ANSYS热耦合(视频):
案例:基于ANSYS的永磁同步电机温度场分析流程
1. 电机运行的生热率物理定义是:在单位时间内由单位体积的内热源所产生
的热量大小,其生热率计算公式:Q=Wq/V 。在电机运行过程中,发热来源有 铜耗、铁耗、机械损耗和附加损耗。其中主要的内热源就是铜耗和铁耗,忽 略对温度变化影响微小的机械损耗和附加损耗,仅考虑占损耗绝大部分的铜 耗和铁耗两部分。 (1)铜耗的计算PCu=Σ (IIR) (2)铁耗的计算Pfe=KaPfeGfe
results can provide directive value for motor design and stability
analysis.
5.A low-order thermal model for monitoring critical temperatures in permanent magnet synchronous motors Monitoring critical temperatures in electric motors is crucial for preventing shortened motor life spans due to excessive thermal stress. With regard to permanent magnet synchronous motors (PMSM), critical temperatures can occur in the magnets and the stator end winding. While excessive magnet
2.应用集中参数热模型的高密度IPM电机运行过程的热仿真 应用集中参数热模型对高密度IPM电机运行过程进行热仿真。集中参数热模型 直接逼近电机的热性能,可以快速评估IPM电机运行过程的热性能,便于IPM 电机及其冷却系统设计方案的论证和比较研究。比较仿真结果和实验测试结 果,绕组温度的仿真曲线与实验测试结果相吻合,证明了该方法的有效性。
电机模型铜耗和铁耗部分。边界条件主要是初始温度值,取20℃,பைடு நூலகம்后再添
加对流条件和生热率载荷。其中,对于电机发热影响最大的两项损耗的大小 分别是:铜耗PCu=68W,铁耗PFe=268W;
(5)后处理:进入通用后处理器,对瞬态热温度场分析 在变频控制下的永磁同步电机谐波含量大、发热严重,且散热结构复杂。为 研究其温升分布规律,以一台50kW永磁同步电机为例,基于计算流体力学以
conductivities of materials are proved by comparing the calculated
results with the test data, which could be referred in the design of this kind of motor.
基于ANSYS的永磁同步电机 温度场分析专题资料(一)
更新时间:2014-12-16
以下是小编整理的一些有关基于ANSYS的永磁同步电机温度场分析专题资料
(一),其中包括了基于ANSYS的永磁同步电机温度场分析流程等案例文档及 其文档简介和视频资料。有关文档的下载,可以到研发埠网站的专题模块,
输入相应的专题名,搜索到相应的专题便可以找到相应的文档,或是到研发
(3) 网格剖分:剖分网格,生成有限元模型。由于电机内部的磁场分布复杂
,考虑到计算精度及耗时情况,对不同的区域采用不同的计算精确度,温升 变化大的地方需要对网格进行细分,主要集中在铜耗大的绕组部分和铁耗大 的铁芯定子部分。而其他地方可以采用略低精度网格剖分;
(4) 加载边界条件和载荷,求解:首先添加自由度约束,在温度场的分析 中,以温度为自由度约束;其次是编辑温度,并选择其应用区域,定义整个 模型的初始温度;再次是添加热载荷,此处添加的热载荷为生热率,即二维
3.The cooling system design and performance analysis of the disc type permanent magnet synchronous motor To extremely improve high power density of a disc type permanent magnet synchronous motor (PMSM), the results are simulated with finite element method considering the electro-magnetic, fluid and thermal. Motor output power and temperature rise with different water are calculated by flow analysis. The rationality of thermal
4.An improved analytical method for eddy-current losses and thermal
analysis in permanent magnets of PMSMs This paper researches the principles of eddy-current losses of permanent magnet synchronous motor. Firstly, the paper establishes an analytical model of the flux density in magnets and eddy-current density from the point of views of eddy field and harmonic model. At the same time, the comparison of FEA and analytical result are put forward. In order to analyze the influence of eddy-current losses to the stability of high power-density and different magnet structure to the temperature rise of PMSMs, the paper provides the thermal analysis of prototype motor. It is shown that the analysis