電機強度分析的案例
Prius2004電機轉子沖片強度評估 ￥1
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新能源汽車驅動電機多為永磁同步電機，其轉子沖片為多片硅鋼疊壓而成，沖片中開槽用來放置磁鋼及減重設計。高速永磁同步電機，定轉子氣隙很小，0.5~1.0mm左右，尤其在高速運行時，在磁鋼離心力的作用下，轉子沖片易產生變形，在隔磁橋等結構薄弱位置，易出現變形過大，導致定轉子產生摩擦，致使電機損壞等故障。故對永磁同步電機在高速離心力作用下的轉子沖片強度進行CAE評估顯得尤為必要。
以Prius2004款電機沖片模型為例，進行高速離心力下的轉子沖片強度及剛度性能評估。
展開 電機機座和法蘭盤的結構靜強度校核
1 分析內容和目的
本項目是與某集團電機廠合作對某型電機機座和法蘭盤部分進行結構靜強度校核。
2 分析方案
應用ANSYS Mechanical軟件對法蘭盤和機座進行靜強度分析。在分析中考慮兩個零件是通過螺栓固定在一起，可采用ANSYS提供的接觸綁定的功能將兩個部件進行固接。電機通過法蘭盤的端部的四個螺栓孔水平安裝在機構上，在模擬中可將法蘭盤的端部固定約束。由于安裝的環境和電機發熱的影響，考慮溫度載荷的作用。電機自重作用可轉化為力加到重心上。轉矩可相應轉化到機座上，通過機座將轉矩傳給法蘭盤。
依據上述分析思路，具體分析步驟如下：
第一步——零件裝配：基于客戶提供的三維幾何零件模型，在DM中進行裝配和編輯。
第二步——網格劃分：對三維幾何模型進行網格劃分，采用ANSYS—MESH進行自動網格劃分。
第三步——邊界條件設置：基于網格計算模型，施加各種邊界條件和載荷。
第四步——計算求解：提交上述調試通過的求解文件，實現求解分析。
第五步——撰寫計算結果分析報告：利用Workbench后處理功能，對計算結果文件進行各種數據處理，對法蘭盤的靜強度進行校核。
3 定義材料屬性
在WORKBENCH的Engineering Data 中定義材料HT200屬性，包括楊氏模量和泊松比，以及材料熱膨脹系數和參考溫度，具體參數數值見下表
表5-1 材料參數
4 零件裝配與網格劃分
將由廠方提供的兩個單體零件在DM中進行裝配，可充分利用DM強大的幾何建模和編輯功能，按照兩者的裝配關系進行準確定位。
展開 【4月19-22日 無錫】ANSYS Workbench電機結構強度、模態、振動仿真實例
背景
電機結構設計的基本內容包括四個方面，一是確定電機的防護形式、軸承型式和數目、軸伸型式和數目、安裝方式和冷卻系統等；二是確定電機某零部件具體的結構型式、形狀和具體尺寸，使用的材料；三是確定電機機械聯接的零部件之間的聯接方式；四是核算電機零部件的機械性能，包括強度、剛度、變形等的計算；而這幾部分內容之間是有相互關系和相互影響，需要電機結構工程師考慮充分及計算結構強度等問題準確，計算結構相關問題準確往往需要使用當下有限元等仿真方法。
先進的仿真平臺ANSYS Workbench是能實現結構靜力學、模態、諧響應、振動等仿真，Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析產品，可以在產品設計階段就能減少產品問題。特舉辦“ANSYS Workbench電機結構強度、模態、振動仿真實例”培訓。詳情請參見第四部分“內容大綱”。
時間地點
時間：2019年4月19日-4月22日（第一天報到，授課3天）
地點：江蘇*無錫
主講專家
該課程講師，具有13年電機設計及仿真分析經驗，具備電機結構及電磁等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術咨詢服務，具有扎實的數值計算理論基礎；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件。培訓40多場次，學員上千人。
內容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
對于電機來說，這些力可能是驅動轉子軸的磁力，也可能是更大的驅動系統的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機噪聲提供工程指導。
1. 問題分析
本例以永磁同步電機模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數
，仿真過程中使用的材料為默認的結構鋼
2. 電磁力計算
圖3 1/8電機模型
分析模型為 Prius 電機的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【Workbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統。
圖4 Maxwell 2D分析流程圖
導入模型以后，為了精確分析定子齒部的徑向電磁力，并將力密度的分布耦合到后續的諧響應分析中。
需要將定子齒部“分割”出來，并施加更細密的網格剖分。
展開 
對比分析扁線電機VS圓線電機
此前我們也報道過，方正電機擬投資5億元，在浙江麗水投建100萬臺/年新能源汽車驅動電機項目。除了方正電機這樣的老牌企業，國內還有不少新勢力也在加快布局。
在市場空間方面，此前有業內人士分析，按2020年160萬輛新能源乘用車銷量估算，國內需求80萬套扁線電機，市場規模接近30億元；
在此之后的2021-2022年間，預計扁線電機在新能源乘用車領域滲透率將達到90%，屆時將達到288萬套的需求，市場規模也將達到90億元。
在技術要求、行業整體走向以及政策導向方面，扁線電機勢必成為新能源領域的一大趨勢，在這趨勢背后將有更多的機遇。
【免責聲明】文章為作者個人觀點，不代表EDC電驅未來立場。如因作品內容、版權等存在問題，請于本文布30日內聯系EDC電驅未來進行刪除或洽談版權使用事宜。
展開 電機振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機E-NVH仿真分析（單一工況點噪聲）
目前，新能源汽車電機的噪聲問題變得越來越突出，電機的電磁振動噪聲是設計人員研究的熱點問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機進行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機的E-NVH分析提供理論依據，并為永磁同步電機的E-NVH提供優化途徑。
Motor-CAD是全球領先的新能源汽車電機選型分析及設計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優化設計，競品分析，拆解分析等。開發至今，已被全球主要的整車生產企業、電機生產商、科研機構及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設計階段高效地對電機進行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機械模塊（Mechanical）和虛擬實驗室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機為例，對電機的電磁噪聲進行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機E-NVH進行仿真分析，為后續的降噪方案提供思路。下圖所示電機的Motor-CAD模型圖，內置式永磁同步電機，具體的結構參數設置在此不再贅述。
展開 電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數為4，定子齒數為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 Simcenter Amesim電機仿真：電機熱分析應用
端蓋內部空間和電機的旋轉以及固定部件都有熱交換，尤其是端部繞組。對于轉子端面而言，空氣與轉子的相對速度以半徑1/2處的對應速度為基準進行計算；對于定子端面而言，由于空氣會被轉子帶動，這里以轉子外緣處的空氣流速為基準，進行適當修正后用于計算。修正系數的取值取決于轉子端面的外形，如有無溝槽等，以及端部繞組的幾何設計。因此如果需要得到精確的修正系數，推薦采用CFD軟件對特定端部外形進行詳細分析。
圖4 端部對流換熱模型
該電機的冷卻回路由殼體內的三條冷卻水道構成，因此殼體的在熱模型上以冷卻水道為界被劃分為內部殼體和外部殼體。內部殼體與定子軛存在熱交換，外部殼體與空氣存在熱交換，同時兩者都與端蓋存在熱交換。結構上，三條水道為串聯關系，因此在建立熱模型時將它們用一個換熱模塊表示，該模塊參數包含了三條水道的總長度。
圖5 電機水道實物圖（左）及其模型（右）
3. 仿真計算
通過建立電機的等效熱路模型，根據使用工況可以計算出所有關鍵部位（18個熱節點）的溫度變化過程。從而幫助設計人員掌握關鍵部位可能出現的溫度極值，進而一方面為確定使用過程中的最大許用邊界提供參考依據，另一方面為電機的設計改進提供參考基準。
圖6 電機各部位的溫度變換過程
圖7 電機各部位的溫度極值
在Simcenter Amesim中的控件面板上，設計人員可以對照熱路原理圖查看任何時刻電機內部的溫度分布情況，如下圖所示。
展開 【12月5-8日 北京】新能源汽車電機仿真分析專題
一、8個實例模型貼近工程實戰操作：
案例01：水冷電機額定工況熱仿真分析
案例02：水冷電機峰值工況熱仿真分析
案例03：峰值扭矩工況下轉軸強度分析
案例04：1.2倍最高轉速工況下轉子沖片強度分析
案例05：溫度載荷、最高轉速、峰值扭矩工況下轉子與轉軸最小過盈量分析計算
案例06：溫度載荷、峰值扭矩工況下定子與殼體最大過盈量強度分析
案例07：定子總成模態分析計算
案例08：電機電磁力振動噪聲仿真分析計算
二、與同行差異化、效果保證：
1、實戰：專注CAE仿真計算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項目工程案例
2、原理：帶領學員訓練實操過程，注重步驟和設置原理
3、系統：7600+學員反饋、工程實例更新與精選，形成系統的版權知識體系
4、響應：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果：所有學員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件、操作指導與反饋
三、課程收益
通過本課程，學員能夠學習到新能源汽車電機四大模塊的仿真分析方法，涵蓋了電機絕大部分仿真方面的工作，包括：1，電機流體熱仿真分析方法，包括：模型前處理及技巧、求解計算及監視求解過程、結果后處理等方面；2，電機重點零部件強度分析方法，包括：轉子沖片強度分析、轉軸和轉子連接強度分析、定子和殼體連接強度分析、過盈連接最大最小過盈量確定等；3，電機重點零部件模態分析方法；4，電機電磁振動噪聲仿真分析方法，包括：永磁同步電機典型噪聲及發生原理、電磁力提取、振動噪聲分析方法等。本次課程以介紹分析方法為主，每種方法配以實際算例，以便學員能夠更好的掌握。
展開 整車電機振動噪聲：某混合動力汽車電機噪聲分析和降噪設計
以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象，針對其開發過程中出現的電機高頻噪聲過大問題，采取正向設計方法進行優化，提升了該電機的NVH性能，其聲品質有大幅提高。研究內容對工程實際具有指導意義。
關鍵詞
：混合動力電動汽車；NVH；電機
0 引言
混合動力電動汽車與傳統汽車相比結構差異較大．傳動系統及其運行模式作了改變。致使整車的振動噪聲與傳統車相比具有新特點，傳動系統在不同模式下表現出不同的NVH問題【I‘]，使得振動噪聲的控制更為復雜。較低的背景噪聲使得原來傳統汽車中被掩蓋的噪聲凸顯出來，電機的高頻電磁噪聲會嚴重降低車內噪聲的聲音品質，同時降低乘坐舒適性。另外。電機的高扭矩和高轉速特性對齒輪系統的高頻嘯叫噪聲控制提出了新挑戰，電動汽車動力總成振動噪聲問題不單單是發動機和變速器的結構噪聲和燃燒噪聲問題．傳動結構的變化導致發動機、電機、齒輪系統之間耦合振動更為復雜。目前針對電動汽車NVH研究的相關文獻較少。振動噪聲設計應該是正向設計而不是逆向設計。振動噪聲問題應該在設計階段就進行杜絕和優化，而不是出廠和售后問題。文中以某開發過程中的混合動力轎車動力總成為研究對象．對其開發過程中電機高頻噪聲過大問題進行正向設計，采取優化措施。提升了該電機的NVH性能。其聲品質有大幅提高，對工程實際有指導意義。
1 問題描述及NVH測試
該車型的動力傳動系由發動機、行星齒輪系統、主電機、電池組、后驅電機組成。樣車在試車階段純電動模式驅動。電機轉速6250r／min時，駕駛室存在高頻電磁噪聲，車內噪聲主觀評價較差，聲品質較差；另外起步階段電機的高頻電磁噪聲同樣較大。該電機為8極48槽(極對數p=4)同步電機，該混合動力汽車的動力傳動系簡圖如圖1所示。
展開 【熱點】影響國內電機企業發展因素分析及應對措施!電機“巨頭”2021上半年成績如何?
大洋電機：公司建筑及家居電器電機業務板塊及新能源汽車動力總成系統的銷售收入增幅較大。
拓邦股份：2021上半年疫情影響有所緩解，客戶的開拓、產品平臺放量等方面促使收入增加。
江蘇雷利：控制電機及其驅動系統類業務的同比較快增長，成本上有所變動，原因在于原材料價格普遍上漲。
佳電股份：2021年上半年，公司主營業務的規模及盈利能力處于穩定發展時期，通過加大營銷力度、調整營銷模式，繼續加大高效電機、LNG低溫潛液電機、永磁電機市場推廣力度、優化訂貨結構等方式，在石油石化、煤炭化工、出口冶金、電力行業中成功中標多個重大項目。同時，加大新產品研發與廣力度、推進產業鏈的延伸與拓展，加強供應鏈建設，通過戰略合作、價格談判等方式有效控制采購成本。建立多個維保服務中心，形成覆蓋全國的維保業務網絡，形成新的訂貨和利潤增長點。
江特電機：碳酸鋰業務大幅增長。
鳴志電器：控制電機及其驅動系統類業務的同比較快增長。2021 年上半年，公司境內、境外業務同步增長，其中境內業務較上年同期增長 43.9%，增速更快。
八方股份:海外市場需求旺盛及國內業務啟動。
二、影響國內電機企業發展因素分析
大宗商品通脹，原材料漲價
通過對比和分析各大企業的半年報，不難發現，國內上市電機企業迎來了經濟復蘇期，經濟穩中向好。
展開 
強度參數反分析(Back Analysis of Material Properties)---敏感性分析和概率分析
1 引言
在初步分析中, 可以使用經驗強度準則估算巖體強度值【FLAC3D和3DEC中Hoek-Brown準則參數的自動計算】，然后通過數值反分析對巖體強度進行校正和檢驗【數值反分析(Numerical Back-Analysis)；巖石邊坡工程課程---巖體物理力學參數的經驗估算(C6)；最新進展---Q-Slope在煤礦邊坡穩定性中的應用】。大多數解析的或數值的反分析使用實測位移值估算巖體強度參數。不過，在沒有實測位移的情況下，使用安全系數反分析巖體強度參數更方便和快捷。
反分析技術有兩種：一種是敏感性分析(Sensitivity Analysis)【巖石邊坡平面滑動穩定性分析---帶有拉伸裂縫(with tension crack)；巖石邊坡工程課程---平面滑動(Planar Sliding/Wedge)穩定性分析(C7)；使用BLOCK算法搜索邊坡的最小滑動面】，另一種是概率分析(Probabilistic Analysis)【邊坡穩定性概率分析的一些新技術】。 他們可以單獨使用，也可以聯合使用。本質上來說都是設置自由變量，但敏感性分析用于單變量的反分析，而概率分析可用于多變量的反分析。這樣，在假設一個或多個材料強度參數未知的情況下，就可以對材料性能進行反分析。
2 分析方法
敏感度分析用來研究輸入參數值的不確定性或變異性對安全系數的影響。在敏感性分析中，假定一個變量是自由變量，其余變量為定值，安全系數根據所有變量的平均值來計算。變量用最小值和最大值來定義，這產生了安全系數與參數值的關系圖，根據安全系數的值即可得到相應的自由變量的最佳值，如下圖所示。如果把兩個獨立的變量繪制在一個圖中，即可確定哪個參數對安全系數的影響最大，哪個參數對安全系數的影響不大。
展開 ANSYS強度折減法邊坡穩定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強度折減方法對滑坡穩定系數進行求解，通過有限元強度折減方法對不同工況下滑坡穩定系數進行計算，并將模擬計算值與極限平衡方法進行對比，驗證了強度折減方法的有效性。
有限元強度折減法是20世紀70年代末由英國科學家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強度折減系數來降低坡體巖土抗剪強度參數，并反復試算，直到達到極限破壞狀態，程序自動根據彈塑性有限元計算結果得到滑動破壞面，同時得到滑坡的強度儲備安全系數。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應變相容以及土體的非線性應力-應變關系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數，然后再對模型進行動態加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數、地震波加載
展開 靜強度仿真分析及碰撞分析
本人仿真工程師，可接結構仿真或者碰撞仿真，歡迎咨詢
軸承的強度分析 ￥40
<h1 class="ql-align-center">1、基于有限元的方法，在 Static Structural(ANSYS)中對深溝球軸承的應力與變形進行了仿真計算，得到了軸承滾動體和內、外圈不同部位應力和變形的分布</h1><h1><br></h1><h1>2、邊界約束：（1）軸承各部件之間摩擦系數0.1；鋼珠與環帶綁定連接，如下圖1所示。</h1><h1>（2）外圓環表面固定，內圓環受力F作用并轉動</h1><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202404/attachment/64952eafd6394febbe05b489104de83d.bmp" style="text-align: center">
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