Speed motorcad温度场计算
MOTOR-CAD在电机温升方面的应用
MOTOR-CAD在电机温升方面的应用温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。
运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。
这些都会使电机温度升高。
另一方面电机也会散热。
当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。
但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度。
因此,在电机运作过程中,分析电机的温升变化情况,成为研究电机的一个目标。
MOTOR-CAD是Motor Design Ltd公司出品的世界上最先进的电机专业3D温度场分析软件，它采用等效热路模型，可快速、精确、广泛地应用于测量和流体力学的计算。
一、MOTOR-CAD的主要特点(1) 快速、分析精确热模型以在瞬态计算速度附件提供的集总-线路的分析为基础。
针对每一种电机类型的特点、给定精度和数学方法，其中也包括自然对流、冷却方式、辐射和传导。
针对各种电机的所有内、外结构定义了一个大型数据库，以便给出精确的模型。
(2) 数据输入简单在输入弧形或轴向横截面数据的同时，MOTOR-CAD提供了清晰的可视化界面，能让用户很容易发现错误和不足。
用户可以选择是否需要凸缘、底脚或装编码器。
还能选择增加通风道、风罩、轴向或径向散热筋以改善电机的散热条件。
MOTOR-CAD会自动把绕组划分成若干层，以便计算绕组内、外区域的不同温度。
关于层的划分与绕组型式、槽面积、槽满率、导体数以及选用的线规有关。
主要分为双层绕组和单层绕组。
(3) 数据输出多样化MOTOR-CAD为稳态计算数据提供了具有图表化功能的输出界面。
提供与横截面相对应的彩色图例。
它提供了一种高效的方式进行数据检查，其中包括温度、损耗和温升等参数。
除此之外，用户还可以利用数据编辑器以表格形式查看计算结果。
Motorcad最新版本计算效率Map的方法流程
Motorcad最新版本计算效率Map的方法流程1首先要加载Motorcad文件2找到Motorcad文件后，出现如下图所示的电动汽车电机模型。
3再按着下图所示进行打开Motorlab。
这样Motorcad文件就加载到Motorlab中了。
4点击parameter Model图标。
5接着出现如下图所示的对话框。
灰色部分是不必设置的，因为Motorcad已经加载过的。
这里可以设置绕组的连接形式，是否考虑饱和。
驱动模型的设置（包括直流母线电压、控制策略，发电机或是电动机的选择）6在图形的右下角出填写最大电流和最大的转速。
如下图所示。
7接着电机下图所示的图标。
在这里设置损耗，这里的损耗主要包括铜耗、铁耗、永磁体损耗及机械损耗。
8首先是铜耗的设置，如下图，铜耗的设置可以是3种情况。
1是只考虑直流情况，输入每相电阻的阻值，2是能考虑交流和直流，数据是用户自己输入。
3是考虑交流和直流，数据是软件计算出来的。
9其次是永磁体损耗的设置其设置如下所示。
可以是不考虑、用户自己输入或是软件自己计算。
10再次是铁耗的设置，如下图所示。
铁耗的设置也是可以不考虑。
用户自己输入或是软件自己计算。
11最后是机械损耗的设置。
机械损耗这里包括摩擦损耗及风磨耗，这里还要设置速度。
其中机械损耗可以设置为忽略或是用户自定义两种类型。
12所有设置好了的结果如下图所示。
这里永磁体损耗和铁耗是软件自己计算。
13接着要点击软件右下角的图标，如下图所示。
这样的话才能计算损耗。
14最后点击软件右下角的Build model按钮，进行计算。
15计算完成后，点击如下图所示的图标。
16点击完成后，出现如下所示的界面。
这里要设置速度和线电流。
速度包括速度的最大值及最小值以及布长的设置，线电流包括最大值最小值及步长的设置。
17设置好以后点击红框的按钮进行计算。
18最终得到的效率Map图如下如所示。
19按着下图进行操作可以得到温度云图点击右下角图标，温度云图如下图所示。
由于对高速电机要进行流体场和温度场的分析
由于对高速电机要进行流体场和温度场的分析，所以对样机主要参数和尺寸作一简要说明,这里包括6槽，12槽，和24槽的样机尺寸。
（1）样机额定数据额定功率：P N = 75 kW额定电压：U N = 500 V相数：m = 3极数：2p = 2额定效率：ηN = 90%功率因数：cosφ = 0.95额定转速：n N = 60000 r/min额定频率：f N = pn N /60 = 60000/60 = 1000 Hz额定相电流：I N = P N / (3U N) = 75000/(3×500) = 86.6A冷却方式：空气冷却（2）定子尺寸气隙长度：δ = 1 mm定子内径：D i1= 66 mm铁心长选取：l t = 135 mm（3）定子槽型尺寸定子冲片设计，如图2.3所示上面描述了三台样机共同的基本数据，下面分别确定6、12、24槽高速电机定子的基本尺寸，表2.1中分别列出6槽、12槽、24槽电机的定子基本尺寸。
其中前面的符号所代表的具体部位可从图中找出。
其中N为每相串联匝数。
表2.1 不同槽数电机定子的基本尺寸Table 2.1 Stator Design of Different Slots6槽12槽24槽b01(mm) 4 3 2b11(mm) 14 6.8 3.4h01(mm) 1 1 1h11(mm) 2 2 2基于FLUENT 的高速永磁电机流体场分析与风摩耗计算2.5.1 CFD 简介计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics ，简称CFD ）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。
CFD 的基本思想是把真实世界时间域和空间域上连续的物理量，用一系列离散的有限的点上的变量值得集合模拟，通过一定的原则和方式建立起关于R 1(mm) 109 90 90 R 2(mm) 4 3 2 b t1(mm) 22.6 16.2 8.1 h j1(mm) 26 26 26 D i1(mm) 66 66 66 D i2(mm) 270 270 270 S i1(mm 2) - 198 99 S i2(mm 2)2160899449i2S 图2.3定子槽尺寸图Fig.2.3 Dimension of Stator Slot这些离散点上场变量之间关系得代数方程组，通过求解代数方程组，得到场变量的近似解[44]。
汽车发电机定子三维温度场有限元计算
ｍｅ ｔｃ ｌｕ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｉ ｃ ｔ ｒ ｄ ｒ ｆｒａ ｔｔｒｗｉｄ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｆ ｃ ｌ ｎ ｃ ｌｕ ａｉ ｇ ｔｅ ｍｏ ｏ ｈ ｒ ｌ ｅ ｄ ｃ ｎ ｂ ｎ ａｃ ｌ ｔ ｄ ｌｗ ｔ ｓ ａｔ ｅ ｅｅ ｒｌｓａｏ ｎ ｉｇ， ｎ ｈ ｉ ｕ ｔ ｉ ａｃ ｌｔ ｈ ｔ ｒｔｅ ｍａ ｆ ｌ ａ ｅ ｏ ｈ ｅ ｉ ｆ ｙ ｎ ｉ
ｅ ａ ｄ ｔｅ ｒ ｔ ｎ ｌ ｙｏ ｅ ｔ ｅｍａ ｅ ｄ ｃ ｌｕａ ｉｎ ｍｏ ｅ ｎ ｅ ｖ ｌ ｉ ｆｔｅ ｃ ｌ ｕ ａｅ ａｕ ｓｗ ｒ ｅ ｉ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒ— ｄ， ｎ ｈ ａ ｉ ａｉ ｆｔ ｒ ｌ ｆ ｌ ａｃ ｌ ｔ ｄ ｌ ｄ ｔ ａ ｉ ｔ ｏ ａｃ ｌ ｔｄ ｖ ｌｅ ｅ ｅｖ ｒ ｄ ｂ ｘ ｅ ｉ ｏ ｔ ｈ ｈ ｉ ｏ ａ ｈ ｄｙ ｈ ｉ ｆ
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航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现
航空发动机流体力学和温度场的计算需求及ANSYS实现航空燃气涡轮发动机内的流场很复杂，不仅动静流场同时存在，同时还伴有多相流、传热、燃烧等现象，即使从物理上进行很大的简化，模型最后仍然是三维、有粘、非定常的可压流动。
航空发动机流场数值计算的发展经历了S2流面法、基于一元管道的流线曲率法、有限差分方法求解非正交曲线坐标系中的S1、S2流面基本方程、有限差分、有限体积和有限差分与流线曲率混合的方法对S1流面跨音速流场的计算，而现在由S1与S2流面相互迭代形成的准三元和全三元计算也发展起来了。
现在的采用有限体积法求解NS方程全三维流场计算已经广泛采用，航空发动机的流场数值计算已趋于成熟，可以充分考虑旋转流动、转静干涉问题、多相流、燃烧、亚超跨音速等复杂现象。
而且现在求解的规模也不断扩大，利用并行等成熟的CFD技术可以计算达几千万甚至上亿的计算网格。
因此结果也更为真实有效。
ANSYSCFX凭借TASCFLOW在叶轮机旋转流动的传统优势，结合更为先进的网格处理技术和高效的求解器，更适合航空发动机流动的复杂性，求解问题的规模和计算精度大大提高，一直处于航空发动机流动模拟的最前沿。
4.1.进气道及风扇气动分析CFX对进气道和风扇的模拟主要是研究进气道存在摩擦、激波和分离等产生的损失，风扇效率。
在亚音速时进气道的工况，在超音速时的工况，并精确计算附面层及分离损失。
并研究进气道在非设计工况下性能的恶化情况。
还可以模拟在非定常情况下进气道及其风扇的气动特性。
4.2.压气机流动分析航空发动机的压气机分为轴流压气机和离心压气机。
其分析原理相似。
这里以轴流压气机为例进行说明。
压气机的作用主要是利用涡轮发出的功对气体进行压缩形成高压的气流供给燃烧室。
压气机非常近似于绝热的，所以压气机对气体所做的功等于气体总焓的增加。
压气机的几个关键参数，首先是压气机效率和级效率，也就是给定增压比所需理想功与实际所需功之比。
然后还有单级的增压比和总增压比。
基于Ansys和MotorCAD仿真的无刷直流电机温度场分析
图1定子绕组温度分布云图基于Ansys 和MotorCAD 仿真的无刷直流电机温度场分析王其锋魏雪环刘勇赵飞（贵州航天林泉电机有限公司，贵州贵阳550008）摘要：温度场校核的准确性对无刷直流电机的设计至关重要。
现从工业实践的角度，运用热路法平台MotorCAD 以及有限元分析平台Ansys 对无刷直流电机进行了温度场分析，并与样机工作的实际温度进行对比，验证了该模型以及分析方法的有效性和准确性，对后续无刷直流电机的研制具有一定的指导意义。
关键词：无刷直流电机；温度场；Ansys ；MotorCAD0引言无刷直流电机由于其调速范围广、转矩特性优异以及可靠性强等特点和优势，在生产实践中得到了广泛应用。
如何提高无刷直流电机的功率密度一直是业界专家和学者关注的焦点，高功率密度电机研制的瓶颈之一在于温升对电机性能的影响。
温升对电机绝缘材料的物理性能、金属材料的机械性能以及永磁体的磁性能均有较大影响，直接关系到电机的寿命和可靠性[1]，因此在设计阶段对电机进行温度场分析至关重要。
本文并未过多地关注温度场研究的相关理论，而是从实践的角度，通过样机实测的温升，与方案设计阶段运用MotorCAD 以及Ansys 软件仿真的结果进行对比分析，验证所建模型和所用方法的准确性和有效性。
1损耗分析以一台1.9kW 的无刷直流电机为例，额定转矩1.8N ·m ，额定转速10000r /min ，分析该样机额定点的稳态温度场。
该样机为典型的无刷直流电机结构，采用自然风冷方式进行冷却。
温度场分析的前提在于准确地计算出电机内部的损耗，主要包括定子铁芯损耗、定子铜耗、永磁体涡流损耗和风摩损耗[2]。
运用Ansoft Maxwell 软件对定子铁芯损耗、永磁体涡流损耗进行仿真计算，得到定子铁芯损耗为26.9W 、转子涡流损耗为12.8W 。
风摩损耗为电机旋转时与空气之间的摩擦以及轴承高速运转时产生的摩擦损耗，取输出功率的0.5%，即9.5W ；铜耗为电流流过绕组时绕组发热产生的损耗，通过相电流以及电阻值计算得到铜耗为102.8W 。
温度场的快速计算.
上海师范大学硕士学位论文温度场的快速计算姓名：李建璞申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：陈操宇20100401摘要2 1世纪以来，伴随着科学技术的突飞猛进，数值计算和虚拟仿真已成为国际学科前沿和热点，而温度场的计算在现代工业中的应用范围更是十分广泛。
温度场的计算主要涉及到两个方面的研究，一方面是科学计算，主要是为了尽量达到精确计算的目的；另一方面则是实时性计算，主要目的是为了对被控制对象进行实时监控。
针对不同的温度场有不同的计算要求，这是和实际生产生活中的应用息息相关的。
两种计算从某种角度来看是相互对立的，因为在具体的应用研究中，考虑计算精度势必影响到计算速度，反之，若要力求实时性计算肯定会以牺牲一部分精度为代价。
综观当今国内外温度场计算方面的研究现状，在科学计算方面取得了卓越的成就，即不考虑计算时间可以达到接近真实值的计算效果。
例如陶瓷的烧制、锅炉炉膛、各类焊接甚至弹道导弹弹头表面都涉及到对温度场的分析，需要对温度场进行数值计算及仿真。
这一系列的应用研究均达到良好的计算精度，满足了生产生活的部分需要，但是涉及到实时仿真方面其计算速度就遭遇了很大的瓶颈。
所以本文就是要解决温度场快速数值计算’的问题，这也是虚拟仿真中最为关键的问题之一，具备良好的研究前景。
目前，一般温度场的计算都是针对具体问题借助传热学原理来建立相应的温度场模型，然后利用合适的数值分析算法处理温度场模型，从而实现对温度场的模拟仿真，取得了较高的计算精度。
但是，误差大、实时性差依然是目前对温度场计算的最大问题。
所以对温度场的准确快速计算，具有十分重要的科学价值和现实意义。
本文针对温度场计算量大、实时性差的普遍问题，提出了动态网格划分思想，通过比较当前数值计算方法的优劣，分析了有限元特征以及温度场计算的特性，结合有限元方法的特性，利用动态网格划分技术，提出了一种新的算法，牺牲一定的计算精度来降低计算规模，从而提高计算速度。
温度场计算
温度场计算
温度场计算是一种用数学模型和计算方法来模拟和预测物体内
部和周围的温度分布的科学技术。
温度场计算可以应用于多个领域，例如工程热力学、气候学、能源系统等。
在工程热力学中，温度场计算可以用于优化建筑或设备的热设计。
通过模拟建筑物内部的温度分布，可以确定最佳的隔热材料、窗户尺寸和朝向，以最大限度地减少热能的损失和耗费。
此外，温度场计算还可以帮助工程师预测设备在运行过程中的温度变化，从而提前发现可能的故障或设计缺陷。
在气候学中，温度场计算可以用于研究和预测地球的气候变化。
通过建立气候模型，科学家可以模拟全球各地的温度分布，并预测未来的气候趋势。
这对于制定应对气候变化的政策和措施至关重要。
在能源系统中，温度场计算可以用于优化能源的利用和转换。
例如，在太阳能热水器中，通过计算太阳能集热器表面的温度分布，可以确定最佳的设计参数，以最大限度地提高太阳能的吸收效率。
类似地，在核能或火力发电站中，温度场计算可以帮助工程师确定最佳的冷却系统设计，以确保设备运行在安全和高效的温度范围内。
温度场计算通常基于热传导方程和边界条件进行。
热传导方程描述了
温度随时间和空间的变化规律，而边界条件则规定了系统边界上的温度值或温度梯度。
通过数值方法如有限元法或有限差分法，可以离散化热传导方程，然后求解得到温度分布的数值解。
随着计算机技术的不断发展，温度场计算已经成为一种强大的工具，可以帮助科学家和工程师更好地理解和应用热力学原理。
它不仅可以提高设备和系统的效率，减少能源消耗和环境影响，还可以为气候变化研究和能源规划提供重要的参考依据。