基于ANSYS的直线电机驱动二维定位平台的设计与仿真研究
直线超声电机驱动精密二维定位平台系统
(State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics), Nanjing 210016, Jiangsu Province, China)
的定位精度。
关键词：直线超声电机；压电；精密定位；复合控制
0 引言
随着半导体光刻技术、微型机械、精密测量、 超精密加工、微装配和纳米技术的迅速发展，对精 密定位系统的行程、速度和精度等提出了越来越高 的要求，其控制精度在微米级，甚至纳米级的范围 内[1-2]。精密运动系统是集精密位置检测技术、驱动 技术、直线导向技术、控制技术为一体的有机综合 体[3]。其中，驱动控制技术直接决定了平台的速度、 精度、行程和整个系统的效率。
Fig. 2 Structure of the precision positioning table
电机定子结构示意图如图 3 所示，定子左右对
称，两片压电陶瓷元件为一组，按相反的极化方向
固定在一起，并以青铜箔作为电极夹在每一组压电
陶瓷间，定子两侧分别使用 2 组压电陶瓷片通过螺
栓夹持在前、后端盖之间。固定架布置在 2 组压电
2962
中国电机工程学报
第 34 卷
外部信号 使能信号 告警输出 指令电压 电位器
按键 LCD显示
PSoC 1
PWM 模块
PWM 模块 A/D模块
定时器 模块
A相方
推挽换相PWM 波信号 耦合谐振并联
基于ANSYS Maxwell 2D内置式“V”型永磁同步电动机的转子结构优化-陈贤阳
[ Keyword ] interior; permanent magnet synchronous motor; magnetic pole shift; rotor eccentric; ANSYS Maxwell2D; cogging torque
1 前言
世界各国节能和环保的政策要求，电动汽车的研制和推广已得到广泛的关注，而对高
为槽数，
GCD（z，2p）
为
2p
和
z
的最大公约数。
由(6) ~(8)分析可知，当永磁体对称时，n 只有取值为 Np 的倍数时，该次谐波才不为零。
[6]
故可得知磁极偏移对整数槽永磁电动机的齿槽转矩的消弱是有明显效果的 。
3 磁极偏移对齿槽转矩的影响
利用 Maxwell 有限元分析软件，分析不同的磁极偏移角度时，电机齿槽转矩的变化情
已知一款汽车用永磁同步电动机的主要参数，基于 Maxwell2D 有限元仿真，采用磁极
[5]
偏移和转子铁芯的偏心距措施，使电机的齿槽转矩得到优化 。根据优化后电机尺寸参数
试制样机，利用电机实验平台，测得样机的性能符合要求。
1.1 永磁同步电动机主要技术参数
本方案主要技术指标如表 1 所示
表 1 主要技术指标
额定电压：183V
直线电机在电力驱动系统中的应用研究
直线电机在电力驱动系统中的应用研究直线电机是一种利用磁场作用力来实现直线运动的电动机，相比传统的转子电机，它有着更广泛的应用前景。
在电力驱动系统中，直线电机的应用研究已经成为一个热点领域。
本文将从不同角度探讨直线电机在电力驱动系统中的应用研究。
一、直线电机的概述直线电机是一种杰出的电动机械设备，它是一种线性装置，它能够将电能转化为机械能，将直流电能或者交流输入。
它有三个主要部分组成，包含定子、铁芯、滑块和推进块组成。
直线电机的工作原理是基于洛伦兹力和磁场之间的相互作用，通过改变磁场和电流的强弱来改变直线电机的行程和速度。
直线电机在医疗、航空、汽车、工业等领域有着广泛的应用。
二、直线电机在电力驱动系统中的优势与传统的转子电机相比，直线电机在电力驱动系统中具有一些独特的优势。
首先，直线电机具有高效率和高加速度的特点。
由于直线电机不需要通过转子来实现转换，它能够提供更高的加速度和更高的转速，从而提高了整个电力驱动系统的效率。
其次，直线电机具有更好的控制性能。
直线电机能够实现精确的位置控制和速度控制，可以适应多种工况，提高了电力驱动系统的可控性和稳定性。
此外，直线电机还具有更大的功率密度和更小的体积，使其更适合电力驱动系统的集成化和紧凑化设计。
三、直线电机在电力驱动系统中的应用案例1. 电动汽车电动汽车是直线电机在电力驱动系统中的一个重要应用领域。
由于直线电机具有高效率和高控制性能，可以有效提高电动汽车的性能和续航里程。
直线电机的快速响应和无级变速特性，能够实现更好的加速和刹车效果，提高整车的操控性能。
此外，直线电机的紧凑设计和高功率密度特点，也使得电动汽车能够减少整车的体积和重量，增加电池的容量和续航里程。
2. 工业自动化工业自动化是直线电机在电力驱动系统中的另一个重要应用领域。
直线电机具有高精度和高重复定位精度的特点，可以实现工业机器人和自动生产线的精确控制。
直线电机可配备位置反馈传感器，实现闭环控制，以满足不同工况下的自适应和快速响应要求。
基于Workbench薄板面内振动超声直线电机振子仿真研究
图 3 双足型直线超声电机 2 图 4 双足型直线超声电机 3
关的研究制作袁采用的压电陶瓷材料的矩形薄板和 金属驱动头的复合振子渊 图 3尧图 4冤 . [5袁6]
面内振动直线型超声电机主要是利用矩形薄 板第一阶面内伸缩振动 L1 模态和第二阶面内弯曲 振动 B 2 模态来工作渊 图 5尧图 6冤 袁并对矩形薄板进 行合理的结构设计可使得这两个振动模态的频率 值尽可能相等渊 即要实现频率一致性要求冤 袁这样才 能在信号的同一驱动频率下同时激励出这两个面 内振动模态袁 从而实现驱动头的椭圆型运动轨迹袁 进而实现超声电机的运转.
关键词院W orkbench曰矩形薄板曰面内振动曰超声波直线电机曰频率一致性 中图分类号院TM 35 文献标识码院A 文章编号院1673-260X渊 2018冤 05-0066-03
面内振动模态的直线型超声波电机是超声波 电机的一个重要分类袁 电机的结构也多种多样.它 主要是直接利用压电陶瓷的逆压电效应及弹性体 的超声振动袁通过预压力在振子和动子之间产生摩 擦力袁把弹性体的微观高频振动直接转化为动子的
7.853 L
2
EI 籽A
曰r2=
R2 L2
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EI 茁A G L2
曰A =H B 曰R =I/A 曰茁=0.833;I=H B 3/12曰G
为
收稿日期院2018- 03- 06 基金项目院安徽省高校省级自然科学研究重点项目(K J2010A 329)曰皖西学院自然科学研究重点项目渊W X Z R 201623冤曰皖西学 院课程教学改革示范项目渊w xxy2017096冤
. A宏ll观直Ri线g运ht动s袁无R需es转e换rv机e构d.可直接推动动子.具有
直流电机ansys仿真参数设置
直流电机ansys仿真参数设置
ANSYS仿真是直流电机进行模拟测试的重要工具，其可以分析模拟直流电机的物理性能参数，并针对不同应用需求提供相应的计算和调整。
本文将详细介绍ANSYS仿真设置参数的步骤，并以直流电机模拟测试为例，说明如何有效地设置参数。
首先，需要选择直流电机作为计算对象，然后配置模拟测试所需的相关参数。
具体而言，有必要考虑电机的构造参数和运行参数的影响。
包括电机的功率、转数和安装参数等，以及控制模式、输出转矩和特性等仿真测试参数。
接下来，需要根据直流电机的运行特性设置ANSYS仿真的相应参数。
这包括设定模拟步骤数量，即模拟步骤之间时间间隔；定义不同参数的运动范围区间，它可以指定系统特性；时间和步长控制方式，用于控制模拟结果的精度及稳定性。
还有一些相关参数也可以设置，这些参数指定了模拟测试中直流电机的电磁特性及汽车系统参数，比如摩擦力、热力学效应、负载及驱动系统等参数，都必须考虑到。
最后，应给定模拟的终止条件，并且可以调整ANSYS仿真参数，以增强系统的表现，例如采用线性编码器、抗饱和等参数调节控制；同时可根据模拟结果，实时监控直流电机的特性，观察何种运行条件下汽车系统的性能最佳，从而确定能够有效提升系统性能的参数配置。
综上所述，ANSYS仿真设置参数的全过程可以分为四大步骤：确定模拟对象并配置实验参数；根据直流电机的运行特性设置ANSYS仿真参数；设置模拟测试的其他参数；调整ANSYS仿真参数，促进系统性能改善。
通过这些步骤，可有效地选择和调整ANSYS仿真参数，以达到模拟测试期望的结果，并为直流电机产品设计提供有力支撑。
永磁直线电机电磁设计与有限元仿真分析
永磁直线电机电磁设计与有限元仿真分析永磁直线电机是一种将电能转换为机械能的装置，具有高效率、高速度、高精度等优点，广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗器械等领域。
电磁设计与有限元仿真分析是永磁直线电机设计过程中的重要环节，本文将从电磁设计和有限元仿真分析两个方面进行讨论。
首先，永磁直线电机的电磁设计是指通过合理的电磁参数设计来实现电机的性能要求。
电磁设计的关键参数包括磁极形状、磁极材料、磁极间隙、线圈结构等。
其中，磁极形状是影响电机磁场分布的重要因素，常见的磁极形状有平行矩形形、扇形等，根据具体的应用需求选择合适的磁极形状。
磁极材料的选择也是电磁设计的关键，常用的磁极材料包括稀土磁铁、硅钢等，不同的磁极材料具有不同的磁化特性和磁导率，需要根据具体的应用要求进行选择。
此外，磁极间隙和线圈结构的设计也会影响电机的性能，需要根据具体的应用需求进行合理设计。
其次，有限元仿真分析是指利用有限元方法对永磁直线电机进行电磁场仿真分析，以评估电机性能和优化电机设计。
有限元方法是一种数值计算方法，通过将电机的结构离散化为有限个元素，并建立数学模型来求解电磁场分布。
有限元仿真分析可以提供电磁场分布、磁场强度、磁力等参数的预测结果，帮助设计人员了解电机的工作原理和性能特点。
同时，有限元仿真还可以进行参数优化，通过改变电机的设计参数来优化电机性能，如提高功率密度、减小磁场漏磁等。
在进行有限元仿真分析时，需要根据电机的几何结构和材料特性建立有限元模型，并设置合适的网格尺寸和边界条件。
然后，利用有限元软件进行计算，得到电机的电磁场分布和相关参数。
根据仿真结果，可以评估电机的性能指标，如输出转矩、功率密度、效率等，并进行优化设计。
综上所述，永磁直线电机的电磁设计与有限元仿真分析是电机设计过程中的重要环节。
通过合理的电磁设计和有限元仿真分析，可以提高永磁直线电机的性能和效率，满足不同领域的应用需求。
基于Ansys的盘式永磁同步电动机的仿真和试验
Ｖ×Ｈ ：
Ｖ × Ｅ ＝ 警 ｝
Ｖ×Ｂ ＝０ ｌ
（ １ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — １ ０ — １ １
基 金项 目： 科技部科技 支撑计划项 目（ ２ ０ ０ ９ Ｂ Ａ Ｇ１ １ Ｂ ０ ２ ） 作者简介 ： 涂 耀文（ １ ９ ９ １ 一） ， 女， 硕士研究 生 ， 研究方 向为轨道车辆牵引 电机研究 ； 陆正刚（ １ ９ ６ ６ ＿ ＿ ） ， 男， 教授 ， 博士生导师 ， 研 究方向为轨 道车辆多体动力学研究 。
电机基本结构参数 ， 软件便会 自动生成三维有限元模 型ｌ ７ ］ ， 无 须在 三维 ｃ ａ ｄ 中建模 导人 Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ 。 由于 盘式 电 机结构的对称性 ， 为缩减计算量和计算周期 ， 可以将其
简化为 １ ／ ４ 模型 ， 将 单转 子双 定 子 的盘 式 结构 ， 简化 成
单转子单定子模型 ， 从而在不影响求解精度的前提下 使计算量大为减小。在完成初步模型后 ， 在生成的几 何 模 型里定 义 电机 的材料 属性 、 边 界条 件 和绕 组 的激
磁 源 。直 接采 用三 相交 流 电源 供 电 ， 如下 ：
图 １ 盘 式 电机 模 型 结 构 图
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｄｉ ｓ ｃ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
第３ 期
涂耀文 ， 等： 基于 Ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ 的盘式永磁 同步 电动机 的仿真和试验
式 中： 日为磁 场强 度 ； Ｅ为 电场 强度 ； 为磁感 应 强度 。 在式（ １ ） 的基 础上 可 以构造 出两个 恒 等式 ， 如式 （ ２ ） 所 示
基于Ansoft的直驱DSPM发电机设计与仿真
基于Ansoft的直驱DSPM发电机设计与仿真
刘华;王维俊;王彭伟;张国平
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2013(046)002
【摘要】设计了一台适用于低速运行的直驱式双凸极永磁发电机,利用有限元电磁场分析软件Ansoft建立了电机的二维模型.对电机在空载和负载条件下的磁链特性、转矩特性和绕组感应电势进行了仿真,重点阐述了绕组电枢反应对永磁磁链的影响,
分析了感应电势正负幅值不同的原因,并利用仿真结果验证了理论分析的正确性和
有效性,对研究减小转矩脉动有一定的参考价值.
【总页数】4页(P13-15,19)
【作者】刘华;王维俊;王彭伟;张国平
【作者单位】后勤工程学院,重庆 401311;后勤工程学院,重庆 401311;后勤工程学院,重庆 401311;后勤工程学院,重庆 401311
【正文语种】中文
【中图分类】TM352
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基于ANSYS三相异步电机实验平台设计
基于ANSYS三相异步电机实验平台设计作者：刘杰吴凡夫梅建伟来源：《科技风》2020年第22期摘要：课题利用ANSYS软件建立了三相异步电机仿真模型，对物理环境、定子/转子等模型建立以及单元属性类别等涉及到三相异步电机建模的几个关键要素进行了详细的阐述，利用matlab建立了异步电机转子磁场定向矢量控制系统模型，分析了ANSYS与matlab的协同仿真技术。
实验结果表明，该实验平台使得抽象的概念更加清晰直观，满足了电机实验系统的要求。
关键词：ANSYS;三相异步电机;建模;仿真传统电机的设计中开发和实验周期长成本高，而现代电机由于磁极形状、齿槽分布等复杂多样，使得磁路十分复杂，使得经典的电机设计及其实验方法已经不能满足需要。
针对电机设计和实验中的核心问题，采用ANSYS软件建立异步电机定子/转子等模型，与其他软件协同仿真，准确地计算出电机的磁场分布、电感、力矩等，分析电机的散热、机械特性以及电磁性能[1]。
1 ANSYS三相异步电机实验平台ANSYS电机及控制系统集成化设计方案可解决电机本体及控制系统的快速设计、方案优选和电机精确电磁性能分析等问题。
用户还可根据需要，补充结构、噪声分析等软件，即可实现单向或双向的电机多物理域协同设计、高精度电机及控制系统集成化设计等[2]。
三相异步电机实验系统包括：异步电机本体和控制系统建模、协同仿真技术以及实验结果分析和处理。
基于ANSYS的异步电机建模的实质是在计算机中运行电机，主要分为前处理（建模）、网格划分、加载设置求解以及后处理。
建模可以使用GUI控制流或者命令流，首先建立异步电机的各单元，比如定子铁心、定子绕组、转子等，再对每一部分进行划分网格和单元类型定义，保证电机建模的完整性。
2 异步电机建模步骤2.1 物理環境的创建物理环境的创建主要包括定义工作标题、定义文件工作名、定义分析类型、进入前处理、异步电机定子和转子基本参数设置、参数和单元类型定义以及组件特性定义。
车辆工程毕业设计(论文)-基于ansys的平台式汽车大梁校正仪设计【全套图纸三维】[管理资料]
摘要车身校正是通过一定的外力将因事故损坏或疲劳损坏的部位修复到车辆出场时技术标准"状态“的过程。
汽车在人们的日常生活中起着不可或缺的作用，当然有使用就会有损坏，而且损坏的情况也越来越严重，从而一些专门的修复工具也随之产生—平台式汽车车身校正设备。
目前，国内普遍采用的车身校正设备主要有框架式和平台式，其中平台式较多。
这种设备较为先进，国内外制造的设备一般都采用这种形式，是国际间比较流行的一种车身校正设备。
平台式车身校正设备主要包括有举升支架，工作台，加力塔及其连接机构。
本设计的目的旨在对平台式汽车大梁校正仪的二维设计及三维虚拟设计进行探索和实践，为校正仪的设计提供参考。
全套图纸，加153893706本设计是通过对现有设备的调查研究，再结合自己的想法设计一台结构简单，使用方便的平台式汽车大梁校正设备。
本设计首先利用AutoCAD进行二维设计计算及校核，再利用三维建模软件CATIA对汽车大梁校正仪的整机进行虚拟建模，最后利用有限元受力分析软件ANSYS，对关键部件进行有限元分析。
虚拟设计中首先利用三维建模软件CATIA对大梁校正仪整体三维实体进行建模，然后将关键部位零件文件类型另存为IGS格式，通过IGS格式将零件模型导入ANSYS进行有限元结构静力学分析，验证结果的可行性。
利用CATIA和ANSYS软件对平台式汽车大梁校正设备的设计开发完全是在虚拟的环境中进行的，通过更改技术参数就可以实现对设计方案的完善，缩短开发周期，提高设计质量和效率，降低研发成本。
这也是未来产品设计开发方法的发展方向。
关键字：大梁校正仪；结构设计；三维建模；虚拟装配；有限元分析ABSTRACTBody through certain correction is a force for accident damaged or fatigue damage repair to vehicles out of the technical standards “state” in People's Daily life plays an indispensable role, of course, have use will have damaged, and the damage situation of also more and more serious, which some special repair tools generates - using automotive calibration present, the domestic car calibration equipment widely used are mainly frame type, including using more peaceful equipment, advanced manufacturing equipment both at home and abroad are usually use this form, is international popular a kind of body calibration body calibration equipment mainly include lifting stents, workbench, strength tower and its connection institutions.This design is based on the investigation and study of existing equipment, coupled with his own idea design a simple structure, easy to use and using car girders of calibration three-dimensional modeling software CATIA, finite element stress analysis software ANSYS, the whole car girders is corrective on virtual modeling,the key components in finite element , the 3d modeling software to beam is corrective CATIA overall three-dimensional entity is modeled,then will key parts parts file types save as IGS format,through the IGS formats will import ANSYS finite element part modeling statics analysis, structure of the feasibility of the results of the CATIA and ANSYS software using cars for the design and development of calibration equipment beam is completely in a virtual changing the technical parameters can be achieved on the perfect design scheme, shorten the development cycle, improve the designquality and efficiency, reduce the r&d is the future product design and development method development direction.Key words:Girders calibration apparatus；Structure design；3D modeling；Virtual assembly；Finite element analysis目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)研究背景 (1)研究的目的和意义 (1)课题研究的现状 (3)研究内容及研究方法 (4)研究内容 (4)研究方法 (4)承载式车身矫正原理介绍 (5)第2章大梁校正仪二维结构设计及校核 (6)简述平台式汽车大梁校正仪工作原理 (6)车身校正设备的特点 (6)车身校正设备的特点 (7)平台主要结构确定 (8)平台整体结构形式及基本组成 (9)平台表面设计 (10)选材 (10)平台支撑梁的校核 (10)平台后支撑架的主要结构确定 (12)平台后支撑架整体结构形式及基本组成 (12)平台支撑架的选材 (13)平台支撑架的校核 (15)拉塔的主要结构确定 (15)拉塔的主要结构形式及基本组成 (15)拉链固定装置的设计 (16)拉链转向装置的设计 (17)拉塔的选材 (18)拉塔的校核 (18)夹具的主要结构确定 (20)夹具的主要结构形式及基本组成 (20)夹具基座的主要结构 (21)夹具基座的选材 (21)夹具升降调节块的主要结构 (22)夹具升降调节块的选材 (22)夹钳体的主要结构 (22)夹钳体的选材 (23)夹钳体的校核 (23)螺栓与螺母的选侧 (24)举升臂的主要结构确定 (25)举升臂的主要结构 (25)举升臂的选材 (25)举升臂的校核 (25)第3章大梁校正仪的三维结构设计 (27)CATIA软件简介 (27) (28)平台的三维建模 (28)后支架的三维建模 (30)夹具基座的三维建模 (31)夹钳体的三维建模 (31)利用CATIA进行三维虚拟装配 (32)CATIA装配功能概述 (32) (33)CATIA整机装配图及爆炸图 (37)本章小结 (38)第4章大梁校正仪的有限元分析 (39)ANSYS有限元分析软件介绍 (39) (39) (39)ANSYS与CATIA接口的建立 (39) (42) (42) (48) (54) (60) (65)结论 (72)参考文献 (73)致谢 (74)附录A (75)附录B (80)第1章绪论1.1研究背景由于汽车拥有量的不断增多，汽车使用过程中的损伤是不可避免的，如何使损伤后的汽车恢复良好的状态，一直是汽车维修行业的主体努力的主题。