ansys電機模型的案例
案例教學 | ANSYS電機ECE模型抽取方法
ECE又稱等效電路模型，它是基于表格的等效模型，表格參數來源于預先的有限元計算結果。ECE模型可用于控制電路分析、系統分析、硬件在環分析等。它具有模型計算速度快，精度高的優點。
在電機設計過程中，通常需將電機與控制系統進行矢量控制算法聯合仿真，以更準確評估控制算法的穩健性和準確性。控制系統聯合仿真過程中，由于控制器開關頻率高，仿真步長通常為微秒級別，計算調速、啟動等工況時往往需要計算上百萬個時間步長，如果直接將有限元模型直接與控制系統進行聯合仿真，需要計算幾天時間，不利于產品研發與優化。
Ansys支持電機降階模型抽取，通過對電機有限元結果進行降階抽取，等效抽取的結果是基于有限元計算得到的數據表，在控制系統聯合仿真過程中只需通過查表得方法就能得到電機得性能，因此將抽取后的結果應用到系統仿真中，既保證了精度也提高了速度。
以永磁電機為例，在Maxwell有限元場計算中，有限元模型對電流和轉子位置角掃描，掃描后得到的有限元結果通過降階模型保存在數據表中形成ECE模型，可將ECE模型直接在Simplorer(Twin-Builder)進行分析計算，也可以將ECE模型送到控制當中進行高級控制系統仿真。由于抽取的ECE結果是基于有限元計算得到的，因此ECE結果精度非常高，與有限元結果幾乎一樣。
圖 1 控制器與有限元電機模型聯合仿真
圖 2 控制器與ECE模型聯合仿真
圖 3 ECE與有限元力矩對比
圖 4 ECE與有限元繞組電流對比
在電機ECE模型抽取過程中，需要將三相繞組的激勵方式改成外電路。該步驟只是用于ECE模型抽取，與電機實際需不需要設置外電路無關。
展開 『求助』我要做個電機的模型，有些問題想請教高手！
我用ANSYS做電機模型，用描點法把定轉子槽都畫好了，需要用AGEN命令 復制一周，可是有些字母我不知道代表什么意思 AGEN，ITIME，NA1，NA1，NINC，DX，DY，DZ，KINC，NOELEM，IMOVE 這是全稱，都分別指什么？
今晚 | ANSYS官方永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真直播
性能優異的電機是電機及其控制系統的基礎，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設計方法設計出高功率密度的電機，電機占用的幾何空間就越小，電機的有效材料的利用率就越高；
電機的效率越高，則可減小電機本體的發熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統的效率；
齒槽轉矩越小的電機，將減少電機控制算法設計的難度，同時減小最終整個機電系統的NVH。
在電機型號確定后，性能優異的電機控制器將最大限度地發揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調制方法可以減小逆變器的開關損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統開發仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3.
展開 ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真丨附招聘
在電機型號確定后，性能優異的電機控制器將最大限度地發揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調制方法可以減小逆變器的開關損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統開發仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3. ANSYS 結合電機本體高精度降階模型的矢量控制算法實現方法
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連載丨淺談電機模型(一)：電機的物理基礎
1.4線圈模型
線圈是一個構成電機模型的基本元素，它橋接了電機的電路模型和實物的物理模型。一段直線通電導體會在周圍產生環形磁場(根據式1.4)，當導體首尾閉合后，環形磁場在導體環中心形成豎直通過導體環的磁力線，比如螺線管。
圖1.3 螺線管和對應磁力線分布情況
只考慮通電導體上的電流，(1.4)簡化為：
(1.13)
磁動勢(magnetische Durchfluchtung)，是激發磁場強度的源頭，本質為一段封閉導體上通過的總電流強度，單位為[A]。因為實際操作時會把通電導線纏繞成線圈，所以導線電流是離散化的，(1.13)改寫為：
(1.14)
為線圈總纏繞數，即匝數。可見如果匝數越多，總電流就越大，磁動勢就越大，能激發的磁場就越強。
電生磁，磁也能生電，一個處在時變磁場里的單匝線圈會在導線兩端感應出電壓，此現象可由(1.3)描述，當我們把線圈通過面積里的磁感應強度求和即可得到總的磁通量
(1.15)
可知磁感應強度也可以理解為磁通密度，代入(1.3)可得
(1.16)
為感應電動勢，考慮磁通變化兩種形式，一是變化線圈面積而是變化磁通密度，則有
(1.17)
圖1.4.1形式變換的感應電動勢
圖1.4.2平移變換的感應電動勢
前一部分是形式變換的感應電動勢(transformatisch induzierte Spannung)，后一部分是平移變換的感應電動勢(translatorisch induzierte Spannung)。前者磁通密度時變，后者有效線圈面積時變。
展開 電機仿真系列-基于模糊PID的直流電機Simulink模型
目前直流電機多采用傳統的PID控制，PID控制是最早發展起來的控制策略之一。由于其具有算法簡單、魯棒性好和可靠性高等優點，被廣泛應用于工業過程控制中。但PID控制適合于可建立精確數學模型的確定性控制系統。但實際的工業過程控制系統中存在很多非線性或時變的不確定因素，使得PID控制器的參數整定過程繁瑣。控制效果也因此而受影響。近些年來。隨著現代控制理論、智能控制和計算機技術的飛速發展。出現了很多新型的控制系統。模糊控制就是其中之一。本期帶來基于模糊PID的直流電機Simulink模型的搭建。
1、模糊控制
模糊控制作為目前最具實際意義的智能控制方法之一，以模糊集合論、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎。實現一步模糊控制算法的過程：獲取被控制量的精確值。將此量與給定值比較得到誤差信號，一般選誤差信號作為模糊控制器的一個輸入量。把誤差信號的精確量進行模糊化變成模糊量。誤差的模糊量可用相應的模糊語言表示，得到誤差的模糊語言集合的一個子集（一個模糊矢量），再由誤差和模糊控制規則（模糊算子）根據推理的合成規則進行模糊決策，得到模糊控制量。
2、基于模糊控制的轉速調節器設計
直流電機控制系統中，外環轉速調節器采用模糊PID控制器．內環電流調節器依然采用傳統PID控制器。從理論上講．模糊控制器的維數越高。控制越精密。但是維數越高。模糊控制規則變得過于復雜，控制算法的實現相當困難。這是目前廣泛應用二維模糊控制器的原因所在。
模糊控制輸出量確定的過程：
①確定輸入與輸出變量的模糊子集和論域及其隸屬度：
②設計模糊推理關系，確定模糊控制規則，以明確模糊關系矩陣：
③模糊決策，確定輸出量在其論域上的模糊矢量：
④模糊判決，即將控制量去模糊化，得到確定的輸出變量。進而得到相應的控制表。
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 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 Motorsolve導出Amesim電機模型的方法
電機設計和仿真工具Simcenter Motorsolve可以快速準確高效地創建系統仿真所需的電機模型，幫助用戶快速獲得不同復雜程度的電機一維系統仿真模型。
Simcenter Motorsolve是一個基于有限元分析和模板的電機和發電機設計、仿真和分析軟件。它是一個一流的工具，幫助自動模型設置來進行快速和準確的設計探索、分析。由于是采用電磁場有限元分析方法，Simcenter Motorsolve在不同的保真水平上提供基于FEA的結果，包括：半解析、DQ分析/AC分析、PWM分析、瞬態和運動分析。它允許用戶導入自己的模板，同時支持非線性材料建模分析和材料退磁性能分析能力。
同時，Simcenter Motorsolve提供了豐富的接口，方便與系統仿真，控制模型，實時仿真，電路仿真等模型系統進行接口。
一維系統仿真往往都會采用Simcenter Amesim來搭建。在此我們介紹Simcenter Motorsolve的導出Simcenter Amesim電機模型接口。在 Simcenter Motorsolve 導出 Simcenter Amesim 可用電機模型包括幾種不同精度的模型。
EMDTMF01模型
EMDTMF01模型是使用簡化參數表征的平均值模型，可以從 MotorSolve 效率圖中導出。
展開 保時捷電機模型的認知
電機模型——方法，使用和驗證
如果沒有復雜的仿真工具，將無法滿足現代汽車開發流程中日益增長的需求。
對電動車來說更是如此：
動態行駛，可以在一定時間內提供短暫的功率提升，但是很快就會達到負荷極限。
為了能夠在每個開發階段準確預測輸出和能耗，電氣化動力總成的準確仿真是絕對必要的——Dr. Malte Jaensch（這哥們兒是保時捷工程部電驅動總成的老大）
電動車性能準確仿真的核心是電機模型。
電機的核心看似非常簡單：
只有外殼、轉子、定子和兩個軸承，但事實上是一個非常復雜的熱、電、機械的機構，建模和驗證充滿各種挑戰。
1、整車模型及其主要部件
一個合適的用于計算功率和能耗的電動車模型包括很多獨立的模型模塊。
最重要的模型模塊，以及他們之間的相互作用的更多細節，如圖1所示。
圖1 簡化的BEV仿真模型
駕駛員模型扮演著控制器的角色，將給定的速度曲線上的車速設定點，和來自車輛動力學模型的實際的車速進行比較，并通過油門和制動踏板來嘗試進行車速跟隨。
而控制元件將踏板位置轉換為或正或負的扭矩需求發送給逆變器。
然后逆變器模型將匹配的交流電流傳遞給電機模型，電機模型再把電機電源端的交流電壓信息發回給逆變器。
電池模型主要是管理直流電流和電壓的關系，和電機模型一樣，電流被看做模型的輸入，電壓是輸出。
在電機內部，發生著從電功率到機械功率的轉換。
在電動機模式下，電機模型接收電流輸出扭矩，然后扭矩就被作為輸入傳遞給傳動總成模型。
傳動總成模塊代表了多個傳動系統部件，比如變速器，差速器和離合器。
展開 Simcenter 3D 電機振動噪聲仿真模型案例
電機作為一個能量轉化率高，轉速平穩，噪聲水平低的設備被應用到越來越多的場景中。但隨著振動噪聲要求的不斷提高，低噪聲的電機也不能達到我們的而標準。如何通過仿真快速得到電機的噪聲，并解決電機的噪聲問題，西門子Simcenter 3D提供了電機噪聲的仿真解決方案。
首先我們需要對電機進行電磁場仿真。在這里西門子也有相應的解決方案，通過Simcenter 3D EM（原Infolytica）對電機進行電磁場仿真。當然用戶也可以通過其他的電磁仿真軟件進行仿真，將得到的電機定子表面的力導出。
第一步完成后，在Simcenter 3D Acoustics將導出的力加載到電機定子的有限元模型上，然后計算就可以得到電機的振動和噪聲。接下來將詳細的介紹這一過程。
首先將電機的模型導入Simcenter 3D，然后進行聲網格、結構網格以及麥克風網格的劃分，劃分結果如圖1所示
圖1 網格劃分
這一步我們將建立一層將結構和電磁網格連接起來的網格，用于加載電磁力，如圖2所示。
展開 
電動汽車無刷直流 （BLDC）電機驅動模型
無刷直流 （BrushlessDirect Current， BLDC）電機是一種正快速普及的電機類型，它可在家用電器、汽車、航空航天、消費品、醫療、工業自動化設備和儀器等行業中使用。正如名稱指出的那樣，BLDC 電機不用電刷來換向，而是使用電子換向。BLDC 電機和有刷直流電機以及感應電機相比，有許多優點。由于輸出轉矩與電機體積之比更高，使之在需要著重考慮空間與重量因素的應用中，大有用武之地。
一、構造和工作原理
BLDC 電機是同步電機中的一種。也就是說，定子產生的磁場與轉子產生的磁場具有相同的頻率。BLDC 電機不會遇到感應電機中常見的 “差頻”問題。BLDC 電機可配置為單相、兩相和三相。定子繞組的數量與其類型對應。三相電機最受歡迎，使用最普遍。本文主要討論電動汽車應用中的三相電機。內轉子型BLDC電機是典型的BLDC電機的一種，其外觀與內部構造如圖1所示，。帶刷DC電機（以下稱為DC電機）的轉子上有線圈，外側放有永磁體。BLDC電機的轉子上有永磁體，外側是線圈。BLCD電機的轉子沒有線圈，是永磁體，因此沒有必要在轉子上通電。實現了不帶通電用的電刷的“無刷型”。另一方面，與DC電機相比，控制也變得更難了。并不是只要將電機上的電纜接上電源就好了。本來就連電纜數目都不一樣。和“將正極（+）和負極（-）連上電源”的方式不同。
圖1 BLDC電機的外觀及內部構造
1.定子
BLDC 電機的定子由鑄鋼疊片組成，繞組置于沿內部圓周軸向開鑿的槽中（如圖 2 所示）。定子與感應電機的定子十分相似，但繞組的分布方式不同。多數BLDC 電機都有三個星型連接的定子繞組。這些繞組中的每一個都是由許多線圈相互連接組成的。在槽中放置一個或多個線圈，并使它們相互連接組成繞組。
展開 SimDriveline_車輛建模實例_電機驅動車輛模型
SimDriveline_車輛建模實例_電機驅動車輛模型
ANSYS ACP復合材料鋪層固定機翼蒙皮肋筋仿真，附講解視頻及模型文件 ￥98
附帶詳細講解視頻和案例模型
1. 概述
本指導文檔旨在幫助新手使用?ANSYS Composite PrepPost（ACP）模塊進行復合材料的分析。本教程以機翼蒙皮為案例，結合本教程，您將學習如何創建復合材料模型、定義材料屬性、設置鋪層、進行網格劃分、施加載荷和邊界條件，并最終求解和分析結果。
2. 操作流程
2.1 幾何處理
1. 幾何導入與處理：
o 在 SpaceClaim 或其他三維軟件（如CATIA、SolidWorks、Inventor等）中對幾何模型進行預處理，確保模型的完整性和準確性。
o 對于機翼蒙皮和肋板等復雜結構，需將蒙皮和肋板分割為獨立的面或體，以便后續定義接觸關系和鋪層順序。在接觸區域（如蒙皮與肋板的連接處），需進行精確的幾何分割，確保接觸面清晰且邊界明確。
o 為了便于共節點識別或接觸定義，可在接觸區域生成輔助線或面，確保網格劃分時節點對齊，避免因網格不匹配導致計算錯誤。
2.2 材料定義
1. 在左側Component Systems找到ACP模塊，拖拽到A模塊下Gometry下，這樣可以利用前面已有的模型。
2. 雙擊E模塊下的model，打開mechanical界面。
3. 在E模塊下雙擊Engenering Data，找到材料數據庫，對模型材料進行設置，添加碳纖維（Carbon Fiber 290）、環氧樹脂（Epoxy Carbon UD 230）和PVC Foa 60材料。
4. 定義材料的彈性模量、泊松比等屬性。
5.
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 電機NVH仿真分析流程介紹
『點擊觀看直播回放』
本次網絡研討會介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環境下，精確分析電機的振動噪聲：利用Maxwell2D/3D快速仿真電機在多轉速下定/轉子表面的頻域電磁力并無縫鏈接到Workbench平臺Harmonic Response模塊進行多轉速諧響應分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉速下的諧振情況；同時多轉速諧響應分析結果也可傳遞到Harmonic Acoustics模塊進行Sound Power Level Waterfall的分析，用于進一步對電機噪聲水平進行評估。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
近期發布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發布已于2月25日成功舉辦。現在，隆重向大家推出Ansys行業應用大講堂“仿真體系建設驅動數字創新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來兩大全新網絡研討會專題：芯片SI/PI與可靠性分析系列，以及Ansys 2020 R1針對SI/PI和EMC技術亮點及案例系列。我們非常有幸邀請到多位高級工程師為系列專題助陣，將陸續為大家帶來多個熱門主題，歡迎積極報名參加并關注后續精彩內容！
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋 - 可免費獲取本場錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓券及技術鄰金幣獎勵！
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