基于ANSYS的永磁同步电机温度场分析专题资料集锦(三)
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)
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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
基于ANSYS的永磁同步电机温度场分析专题资料集锦(一)
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.
AnsysWorkbench在电机温度场分析的实际运用
Ansys Workbench在电机温度场分析的实际运用发布时间：2022-09-08T05:17:38.048Z 来源：《科学与技术》2022年第9期第5月作者：王刚郑玉鑫[导读] 温升高是电机最为主要的故障原因，而电机的种类很多，不同种类有着多种多样冷却方式王刚、郑玉鑫东方电气（德阳）电动机技术有限公司中国.德阳618000摘要：温升高是电机最为主要的故障原因，而电机的种类很多，不同种类有着多种多样冷却方式，因此，电机的温度分析较为复杂，传统方法是以热负荷作为基准根据试验结果类比电机的设计温升，对于一些特殊结构的电机，热负荷类比法就不能满足设计需要。
采用Ansys Workbench仿真软件通过FEA有限元分析（Finite Element Analysis），可以对特殊结构电机定转子热源分布、以及传导、对流、辐射等要素进行网格化分析。
本文以具体案例的设计分析过程，论述Ansys Workbench稳态温度场在电机设计中的实际运用。
关键词：温升电机温度场有限元 Ansys1 引言我们以一台低压变频异步电动机YVF400-6-315KW、380V、50HZ为研究对象，对其定转子温度场进行仿真分析，对比求解结果与最后型式试验的偏差，从而验证Ansys Workbench仿真软件在特殊电机设计的实际运用。
6.3与型式试验温升值对比采用叠频法，对变频异步电动机YVF400-6-315KW进行温升试验，在额定电流588A工况下，运行4个小时后，定子温度基本稳定，PT100测温元件显示的结果是127度，减去环境温度32度，实际温升95K,与仿真的结果基本接近。
7、结论这次的仿真温度场分析，只考虑了机座表面的辐射散热，暂未考虑机座表面空气的对流影响，因此仿真的温度结果有所偏高，但是，作为电机温度计算的手段之一，能够在传统设计方法基础上，增添一种参考和补充。
参考文献：《Ansys Workbench完全自学一本通》许进峰著，电子工业出版社。
永磁电机三维温度场计算与分析
永磁电机三维温度场计算与分析杨明国;张松【摘要】本文以某型永磁电机为例，建立永磁电机的三维周期对称模型，采用有限体积法，对其在额定功率下的温度场进行了计算。
通过温度场数值计算结果与实测数据对比，验证了所建模型的合理性，为该种永磁电机发热的仿真计算提供了参考依据。
%Based on one permanent magnet motor, a 3D, periodical and symmetrical model is established, where the temperature field under rated power using the FVM (finite volume method) is calculated. By comparison the numerical s,imulation with measurement results, it proves that the established temperature flied model is reasonable, which is a good reference to the temperature field calculation this kind motor【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2012(032)012【总页数】4页(P8-10,14)【关键词】永磁电机;温度场;流体场;CHT【作者】杨明国;张松【作者单位】海军驻七一二研究所军代室,武汉460064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言温升是考核永磁电机的一个重要指标[1]。
永磁电机结构复杂，其温度场的准确计算很大程度上取决于冷却系统内冷却介质的流动情况。
目前大多数文献都是采用有限元法，将冷却系统内冷却介质温度场的影响转换为对流换热系数，将其作为边界条件加载到电机温度场计算中[2,4]。
ANSYS软件在永磁同步发电机空载磁场分析中的应用
设计电机时的值进行比较, 如表 1 所示。
表 1 磁路分析与磁场分析值比较
气隙磁密 齿磁密
定子轭 磁密
转子轭 磁密
磁路计算值/ T 0 6460 1 7637 1 5030 1 5275
磁场分析值/ T 0 64079 1 7453 1 5151 1 5223
通过对表 1 计算值的比较, 可以看出, 用等效磁
通过sys软件在永磁同步发电机空载磁场分析中的应用并通过ansys强大的后处理功能得出了磁力线分布图和磁感应强度分布云图使电磁场抽象的概念更加清晰设计更加准确直观
中图分类号: T M 313
微电机 2006 年 第 39 卷 第 8 期 ( 总第 155 期)
文献标识码: A
文章编号: 1001 6848( 2006) 08 0014 03
应用有限元法求解电机电磁场时, 一般可取电 机外侧表面作为边界面。一般情况下, 认为磁力线 沿电机外侧表面闭合, 这一类边界属于第一类齐次 边界。很多情况下电机轴的外表面也被取为第一类 齐次边界。所以作者在电机模型中给定子外圆和转 轴外圆加载平行边界条件。GU I 方式具体步骤如下:
!mainmenue∀ # ! solut io n∀ # ! excit at ion∀ # !apply∀ # !boundar y∀ # !par l o n line∀
0引言
永磁电机的电磁场分布较为复杂。为保证计算 的准确, 一般采用有限元法对电机内部电磁场进行 数值计算。基于迦辽金或变分原理的有限元法将偏 微分方程表征的连续函数所在的封闭场域划分成有 限个小区域, 每一个小区域用一个选定的近似函数 来代替, 于是整个场域上的函数被离散化, 由此获 得一组近似的代数方程, 并联立求解, 获得该场域 中函数的近似数值。本文以大型通用有限元分析软 件 ANSYS 为基础, 对永磁同步发电机进行磁场分 析。使用者需输入 所要计算 的问题, 便可获得 结 果, 而不需要了解有限元求解的详细过程, 极大地 方便了使用, 节省了设计人员的时间和精力。
基于ANSYS的永磁同步电机设计分析软件
似 FORTRAN 的 解 释 性 语 言, 实 质 上由 类 似 于 FORTRAN的程序设计语言和 1 000多条 ANSYS 命令组成。针对某一实际工程问题, ANSYS所提 供的 APDL语言可对 ANSYS软件进行封装。
本文着重讨论 ANSYS在永磁同步电机设计 分析软件系统中的应用, 阐述如何编写程序实现 软件对 ANSYS的封装。
研究与设计
基于 ANSYS的永磁同步电机 设计分析软件*
曹永娟 (南京信息工程大学信息与通信系, 南京 210044)
摘 要: 开发了永磁同步电机性能分析与设计软 件。该软件通 过参数化设 计语言 APDL, 建立了 有限元 计算软件 ANSYS和 C + + 设计程序之间的接口。使用 VC+ + 6. 0对 ANSYS分析永磁同步电机内部电磁场进行 二次开发, 用户只需在设计分析软件界面中输入参数, 系统即 能自动调 用 ANSYS在后台 进行计 算, 得 到所需 要的数据和图形。该软件系统具 有友好、方便、易用的人机交互界面, 对复杂的、难于理解和掌握的 ANSYS命 令流进行后台封装, 因此, 可让即 使从未学习过 ANSYS 软件的工程设计人员也能很好地借助本系统进行永磁 同步电机电磁场有限元 分析。
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学 于一体的功能十分强大的有限元分析软件。若要 利用 ANSYS对电机内部电磁场问题进行分析计 算, 则必须要求工作人员对所用到的 ANSYS软件 比较熟悉, 而且对电磁场和有限元的理论知识有 较高的要求。因此有必要对复杂的、难于理解和 掌握的 ANSYS软 件进行后台封 装, 使得不 熟悉 ANSYS的电机设计人员也能自如 地使用 ANSYS 的强大功 能进 行电 机设计 分析。 APDL 语言 是 ANSYS软件提供的参数化设计语言, 它的全称是 ANSYS Parametric Design Language。它是一种类
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6.Permanent magnet synchronous motor thermal analysis
Permanent magnet synchronous motors (PMSM) are used in a great variety of applications such as: electric toys, electric tools, medical/chemical industries, centrifuges at high speed, vehicle applications (motor starters), robot applications etc. All these have in common small size, high energy density, increased torque for a large speed range, high dynamics when high inertia is present. In consequence, such machines are subject to high thermal stresses during their operation. If these stresses are known then it is possible to adjust the machine's control parameters (such as voltage and current) depending on the load and the supplying
lumped thermal analysis network. The cooling effect of the wafters
present in the induction motor cage end-rings is also discussed.
8.A simple lumped parameter thermal model for electrical machine of
基于ANSYS的永磁同步电机 温度场分析专题资料集锦(三)
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
（三），其中包括了一些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
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1.Thermal modelling of a high speed permanent magnet synchronous
machine The thermal behavoir of permanent magnet synchronous machines (PMSMs) is important since overheating of the permanent magnets can lead to demagnetization. This article gives an overview of a hybrid thermal model for a high speed PMSM which combines lumped parameter and analytical models. The losses found in a slotless PMSM are also discussed since they are the heat sources. An overview of the experiments performed to determine some of the thermal parameters and verify the models are also given. It is shown that bearing loss can make a significant contribution to the thermal behavior of a
comparing its results with those obtained using detailed twodimensional and three-dimensional finite element thermal analysis. Relevant conclusions are drawn.
pulsewidth-modulation induction motor drive.
5.Solving the More Difficult Aspects of Electric Motor Thermal
Analysis in Small and Medium Size Industrial Induction Motors With the ever-increasing pressure on electric motor manufacturers to develop smaller and more efficient electric motors, there is a need for more thermal analysis in parallel with the traditional electromagnetic design. Attention to the thermal design can be rewarded by major improvements in the overall performance. Technical papers published to date highlight a number of thermal design issues that are difficult to analyze. This paper reviews some of these issues and gives advice on how to deal with them when developing algorithms for inclusion in design software.
permanent magnet (IPM) machine. An efficient quasi-3D lumped
parameter thermal model is described and then applied to a practical IPM machine. The analytical model is validated by
using detailed thermal finite element analysis.
3.Thermal analysis of a water-cooled interior permanent magnet traction machine This paper presents the thermal analysis of a watercooled interior
4.A Simplified Thermal Model for Variable-Speed Self-Cooled
Industrial Induction Motor In this paper, a simplified thermal model for variable speed selfcooled induction motors is proposed and experimentally verified. The thermal model is based on simple equations that are compared with more complex equations well known in the literature. The proposed thermal model allows one to predict the over temperature in the main parts of the motor, starting from the measured or the estimated losses in the machine. In the paper, the description of the thermal model setup is reported in detail. Finally, the model is used to define the correct power derating for a variable- speed
technique, in order to avoid overheating.
7.Influence of different end region cooling arrangements on endwinding heat transfer coefficients in electrical machines In this paper the influence of the end-winding heat transfer on the thermal analysis of induction motors is presented. Experimental tests on two induction motor configurations - Open Drip Proof (ODP) and Total Enclosed Fan Cooled (TEFC) frames – are performed and the heat transfer coefficients are determined and validated in a
machine.
2.Thermalr PM synchronous Machine
using lumped parameter model This paper presents a lumped-parameter thermal model for a multibarrier interior PM synchronous machine. The model consists of a network of 12 thermal resistances that make it possible to estimate temperatures at 9 critical points inside the machine including the stator end windings, rotor magnets, and the bearings. The details of the model are presented and two machines are analyzed, including a 6 kW 12-pole automotive starter/alternator and a 0.5 kW 4-pole electric water pump machine. The lumped-parameter model results for both machines demonstrate good agreement with results obtained