ansys 電機熱分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys 電機熱分析的視頻教程
泵殼的穩(wěn)態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析_基于ANSYSWorkbench的熱結(jié)構(gòu)耦合順序分析
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Ansys 電機NVH仿真分析流程介紹
本次網(wǎng)絡研討會將介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環(huán)境下，精確分析電機的振動噪聲：利用Maxwell2D/3D快速仿真電機在多轉(zhuǎn)速下定/轉(zhuǎn)子表面的頻域電磁力并無縫鏈接到Workbench平臺Harmonic Response模塊進行多轉(zhuǎn)速諧響應分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉(zhuǎn)速下的諧振情況；同時多轉(zhuǎn)速諧響應分析結(jié)果也可傳遞到Harmonic
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ANSYS Maxwell 永磁同步電機電磁仿真分析教學
以經(jīng)典的IPM車用永磁電機為案例，從實際工程角度出發(fā)，用step by step的操作和詳細的講解，帶您快速入門永磁電機電磁仿真分析
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ansys 電機熱分析的實例教程
端蓋內(nèi)部空間的換熱對溫升會產(chǎn)生重要影響，因此不可忽略。端蓋內(nèi)部空間和電機的旋轉(zhuǎn)以及固定部件都有熱交換，尤其是端部繞組。對于轉(zhuǎn)子端面而言，空氣與轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子帶動，這里以轉(zhuǎn)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(shù)的取值取決于轉(zhuǎn)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(shù)，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(nèi)的三條冷卻水道構(gòu)成，因此殼體的在熱模型上以冷卻水道為界被劃分為內(nèi)部殼體和外部殼體。內(nèi)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(jié)構(gòu)上，三條水道為串聯(lián)關(guān)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(shù)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(jù)使用工況可以計算出所有關(guān)鍵部位（18個熱節(jié)點）的溫度變化過程。從而幫助設計人員掌握關(guān)鍵部位可能出現(xiàn)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(jù)，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(nèi)部的溫度分布情況，如下圖所示。
展開 控制器熱仿真設計
熱-電子設備運行的關(guān)鍵問題
-子器件的故障與其工作溫度有密切關(guān)系
-溫度最為敏感的：量使用的半導體器件和微電路，故障率隨溫度的增加而指數(shù)地上升
電子設備內(nèi)關(guān)鍵器件的熱模擬
溫度云圖
Ansys電機散熱、通風模擬產(chǎn)品方案
ICEPAK專業(yè)的電子散熱仿真工具
芯片級、封裝級、板級、系統(tǒng)級全尺度電子散熱仿真
-基于”O(jiān)bject”建模，用戶可以快速建立常見的電子器件模型
-可以導入各種格式的ECAD和MCAD數(shù)據(jù)格式：STEP， IGES，ProE，UG等（借助于
DesignModeler）；MCM，IDF，BRD，Gerber，ANF，ODB++
-自動化快速網(wǎng)格劃分技術(shù)：六面體網(wǎng)格；貼體混合網(wǎng)格
-健壯、快速的求解器技術(shù)：基于FLUENT
-物理模型豐富：層流、湍流、自然對流、強制對流、輻射、太陽輻射、旋轉(zhuǎn)部件、濕度、污染物擴散
結(jié)論
-流體仿真技術(shù)可以應用在電機本體、散熱系統(tǒng)、控制器等設備的流動、熱的相關(guān)設計
中
-流體仿真技術(shù)可以提供工程上可信的結(jié)果
-ANSYS提供了完善的產(chǎn)品方案來解決電機本體、散熱系統(tǒng)、控制器中的流動、熱問題
-ANSYS的產(chǎn)品方案可以將電磁、流動、熱等多物理場統(tǒng)一在一個框架下解決
深圳市優(yōu)飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產(chǎn)品開發(fā)平臺解決方案與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的國家級高新技術(shù)企業(yè)。
展開 對于電機來說，這些力可能是驅(qū)動轉(zhuǎn)子軸的磁力，也可能是更大的驅(qū)動系統(tǒng)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(zhàn)，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產(chǎn)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(nèi)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(nèi)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(jié)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(shù)
，仿真過程中使用的材料為默認的結(jié)構(gòu)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【W(wǎng)orkbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統(tǒng)。
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(xù)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(wǎng)格剖分。
展開 南京青松熱設計工作室精彩視頻教程：
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專業(yè)熱設計人必學必會182講---電子產(chǎn)品散熱設計理論視頻課程（國內(nèi)首套有關(guān)散熱理論設計的系統(tǒng)培訓課程）
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展開 電動機與發(fā)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(tài)電磁力作為結(jié)構(gòu)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(shù)為4，定子齒數(shù)為24個，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為1500rpm，求電磁振動產(chǎn)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(tài)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(wǎng)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(guān)閉）按鈕將其關(guān)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。
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ansys 電機熱分析的最新內(nèi)容
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學和結(jié)構(gòu)工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
從智能手機的熱交互、緊湊外殼內(nèi)的高功率電路板散熱，到極端天氣下的工業(yè)設備耐候性等復雜現(xiàn)實場景，通過熱仿真技術(shù)，工程師能夠精準預測設計在不同溫度場景下的行為，深刻理解熱能如何影響產(chǎn)品的效率、可靠性與安全性，從而在研發(fā)早期快速調(diào)整設計方案，實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能表現(xiàn)。
Ansys應用類系列網(wǎng)絡研討會——熱仿真系列專題已上線，將重點介紹 Ansys 多款求解器矩陣在電子散熱、電熱耦合及復雜熱管理問題中的實際應用
<h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">概述</strong></h2><p>在本例中，我們將對茶壺進行熱分析，展示鋼材料和瓷材料在穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析中的溫度分布情況。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復（形狀記憶效應）。偽彈性和形狀記憶效應使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學和結(jié)構(gòu)工程等領域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并可儲存起來。將多塊太陽能電池板排列成陣列，并隨太陽光線方向改變朝向，有助于最大限度地吸收可用的太陽能。
在仿真案例中，將一個簡單的球體放置在典型的硅材料太陽能電池板上方，指示了穩(wěn)態(tài)下到達板面的熱流密度以及表面的溫度分布。這里不考慮電池板表面的自由對流，僅研究輻射效應。
目標
觀察由于一個發(fā)熱物體的輻射作用，太陽能電池板上的熱流密度和溫度分布。
1.三維電磁感應加熱（附帶完整計算命令流及注釋說明）2.鋼球的淬火（附帶完整計算命令流及注釋說明）3.二維靜態(tài)磁場分析（附帶完整計算命令流及注釋說明）。
三維電磁感應加熱---感應加熱的激勵源為365000HZ的交流電，線圈電流密度為2.04e8A/m^2，線圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習3D打印頭三維模型的處理
2、學習穩(wěn)態(tài)熱分析步的建立
3、學習穩(wěn)態(tài)熱分析的邊界條件的施加
4、學習穩(wěn)態(tài)熱分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級應用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應用工程師
噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）是電機設計與性能的關(guān)鍵因素。過高的NVH會導致產(chǎn)品壽命縮短
演示了對筆記本電腦進行穩(wěn)態(tài)熱分析的流程。其中涵蓋了對流、溫度相關(guān)導熱系數(shù)、接觸熱導以及內(nèi)部熱源的使用方法。
仿真分析軟件中ANSYS絕對占據(jù)了統(tǒng)治地位，幾十年的驗證充分說明了他的重要性，至于其他軟件可以作為研究可以了解一下。
Ansys中的溫度場仿真還是很多模塊的，如下圖所示
ANSYS Workbench中的溫度場仿真還是很多模塊的，ANSYS Workbench 中用于溫度場計算的核心模塊包括穩(wěn)態(tài)熱分析（Steady-State Thermal
