ansys電機案例的案例
案例教學 | ANSYS電機ECE模型抽取方法
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。同時外電路只需要包含三個元件，分別是，三相繞組電流掃描元件ECE3、轉子位置角度掃描原件ECER及Ground。
圖 5 三相永磁電機ECE抽取所需元件
ECE3為三相繞組電流掃描，設置如下圖。
展開 案例 | Ansys Motion 新能源車電機動力NVH 仿真方案
是衡量汽車電機制造質量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接的。車輛的NVH問題是國際汽車業各大整車制造和零部件關注的問題之一。統計資料顯示，整車約有1/3的故障問題是和NVH有關系，而更有近20%的研發費用消耗是在解決車輛的NVH問題。
涉及多物理領域的問題，我們可通過ANSYS多物理場解決方案進行；包含電磁力分析(ANSYS Maxwell)、多體動力結構分析(ANSYS Motion)、聲學分析(ANSYS Mechanical/VRxperience Sound)等來實現。
電機NVH設計技術挑戰包含：
電機噪聲形成基理的多樣性
噪聲傳播路徑的復雜性
- 本體聲音輻射
- 系統結構傳導
小型化、大轉矩、低噪聲的設計矛盾
仿真精度的更高要求/制造質量的不均勻性
ANSYS NVH仿真關鍵技術：
集成式解決方案 [真正多物理場耦合仿真、跨學科優化平臺]
- 電磁、震動、聲學、優化
- 多學科模型間數據無縫傳遞
- 基于降級模型ROM的高速優化
行業頂尖求解工具 [精確且穩健的電磁、結構、聲學求解器]
行業頂尖結構動力學工具 [ANSYS Motion]
2
Maxwell電磁激勵
Maxwell 將計算得到的電磁激勵力保存成 UNV文件，可導入到ANSYS Motion中對應的電機模型。
展開 客戶案例 | Ansys仿真助力WEG設計顛覆性的工業電機
<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">Ansys技術在幫助WEG開發工業電機方面發揮著重要作用，該電機提高了效率和生產率，助力OEM廠商突破創新極限</strong></p><h2><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">科技創新</strong></h2><ul><li><span style="color: rgb(63, 63, 63);">Ansys技術在仿真速度和預測準確性結果之間實現了最佳平衡，助力WEG開發出效率水平超越當前行業標準的W80 AXgen工業電機</span></li><li><span style="color: rgb(63, 63, 63);">WEG使用Ansys Mechanical?、Ansys Fluent?、Ansys Granta?和Ansys Electronics?開發出了一款高性能、可堆疊的輕量化電機，其是適用于空氣壓縮機、水泵系統和發電機等工業應用的理想選擇</span></li></ul><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">近期，電氣技術和自動化領域的全球領先企業WEG使用Ansys仿真解決方案開發了顛覆性的工業電機。W80 AXgen電機被廣泛用于各種OEM工業應用，包括空氣壓縮機、水泵系統和發電機。
展開 組合尋優，降本增效 | 《ANSYS汽車用風機電機正向設計案例》現已開放領取
1 概況
· 電磁材料估價
· 電機設計分類
2 汽車用風機電機案例解析
· 電機要求
· 電機要求分析
· 電機設計
（1）RMxprt設計
（2）Ansoft 2D設計
------增大氣隙
------減小疊長
（3）方案選擇
3 結論
二、本期資料如何獲取？
掃碼關注“上海安世亞太”微信公眾號
后臺回復“JSL”
即可獲得完整版資料冊
資料將在1-3個工作日內
發送至您的郵箱
【AICFD案例教程】電機換熱分析
一、概 要
1）案例描述
本案例針對的是某類電機，該電機由發熱體，流體管路，流體管路蓋板組成，分析該電機在入口質量流量為0.139kg/s時進行換熱的數值模擬。具體結果可查看后處理云圖。
2）網格
整體網格為四面體網格單元為主的非結構網格，網格數量380萬。
圖1-1 網格模型
3）計算條件
入口邊界：質量流量0.139kg/s；溫度：65℃；
出口邊界：
靜壓0Pa；
湍流模型：
Standard k-epsilon；
介質：
流體LLC_65deg。
展開 案例：永磁電機優化
為了贏得市場，廠商需對電動機形狀進行優化以會獲得更好的動力性和經濟性，在此優化設計中 modeFRONTIER發揮了巨大的作用，材料的物性參數、電機形狀的大小尺寸都為設計變量，進行多目標優化設計，并從pareto解集中選出滿足設計者要求的最終優化結果，modeFRONTIER通過與JMAG軟件耦合對電機進行計算分析最終得到優化結果，極大了提高了設計效率，提高了設計質量。
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 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 案例分享：某開關磁阻電機電磁計算
開關磁阻電機電磁計算分析在電機設計、性能預測、降低成本、提高效率和可靠性以及智能化設計等方面都具有重要的必要性。因此，在開關磁阻電機的設計和開發過程中，進行電磁計算分析是不可或缺的一環。開關磁阻電機的電磁計算涉及多個方面，包括磁鏈、電感、電磁力、電磁轉矩等。
電磁計算分析能夠準確預測開關磁阻電機的各項性能參數，如轉矩、轉速、效率、功率因數等。這些性能參數是電機設計和選型的重要依據。通過電磁計算分析，設計師可以針對特定應用需求，對電機的結構參數進行優化設計，從而得到性能更佳的電機產品。開關磁阻電機的效率與其電磁設計密切相關。通過電磁計算分析，可以找出影響電機效率的關鍵因素，如磁通分布、鐵損、銅損等，并據此對電機進行優化設計，優化后的電機能夠減少能量損失，提高能量轉換效率，從而降低運行成本。
建模設置
1）幾何建模
建立三相18-12開關磁阻電機1/3模型，如圖所示。1/3模型中包括定子、轉子、繞組以及求解域。
圖1 三相18-12開關磁阻電機
2）材料設置
三相18-12開關磁阻電機模型中有三種材料，材料的電磁屬性如表所示。
其中繞組線圈使用紫銅材料，定轉子硅鋼片使用DW310-50材料，其余為空氣。DW310-50為非線性磁導率，該材料的B-H曲線（以DW310-15材料B-H曲線代替）如圖所示。
圖2 DW310-15B-H曲線
3）邊界設置
根據電機結構和繞組分相規則，該開關磁阻電機1/3模型采用對稱邊界，并且設置定子最外邊為磁力線平行邊界，如圖所示。
圖3 對稱邊界與磁力線平行邊界
設置定轉子之間氣隙的中心線為滑移界面，并且設置滑移界面內的區域為運動區域，如圖所示。
展開 案例：永磁電機優化
為了贏得市場，廠商需對電動機形狀進行優化以會獲得更好的動力性和經濟性，在此優化設計中 modeFRONTIER發揮了巨大的作用，材料的物性參數、電機形狀的大小尺寸都為設計變量，進行多目標優化設計，并從pareto解集中選出滿足設計者要求的最終優化結果，modeFRONTIER通過與JMAG軟件耦合對電機進行計算分析最終得到優化結果，極大了提高了設計效率，提高了設計質量。
步進電機應用案例
1.步進電機的工作原理
步進電機的=是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的速轉、停止的位置只取決于控制脈沖信號的頻率和脈沖數。
脈沖數越多，電機轉動的角度越大。
脈沖的頻率越高，電機轉速越快，但不能超過最高頻率，否則電機的力矩迅速減小，電機不轉。
2.步進驅動器
（1） . 從步進電機的轉動原理可以得出，要使步進電機正常運行，必須按規律控制步進電機的每一相繞組得電。步進驅動器接受外部的信號是方向信號（DIP）和脈沖信號（ CP）。另外步進電機在停止時，通常有一相得電，電機的轉子被鎖住，所以當需要轉子松開時，可以使用脫機信號（FREE）。
下面是步進電機、步進驅動器和PLC之間的接線
當Y0、Y1、Y2得電時形成回路
（5V+→CP+→CP-→Y0→com→5V-）
有幾個注意的地方:
①步進驅動器的電源要采用單獨的電源，不能plc上的電源（PLC上的電源電流只有100mA左右）
②當電源為DC24V時，通常要接一個限流電阻R(黃圈)
（2）.細分
為了提高步進電機控制的精度，現在的步進驅動器都有細分功能，所謂細分，就是通過驅動器中的電路的方法把步距角減小。（例如把步進驅動器設置成5細分，假設原來的步距角1.8°，那么設為5細分后，步距角就是0.36°。即一步分5步走完）
具體怎么設置可參考說明書
3.應用案例
利用PLC做上位機，控制步進電機按一定的角度旋轉。
利用PLC控制步進電機順時針轉兩周，停5秒，逆時針轉一周，停兩秒，如此循環進行，按下停止按鈕，電機馬上停止（電機軸鎖住）
按下脫機按鈕，電機的軸松開。
展開 
東方電機PLM實施案例分享
東方電機PLM實施案例分享
隨著中國制造業的愈加強大，國外對中國的最初映像也由傳統的中國元素轉向了中國產品，甚至在某些時候，中國產品是優質，性價比高的代表。國外某調查表明，42%的年輕人表示，中國產品讓他們在生活中第一次認知中國。這一結果，無疑是對目前中國制造業的巨大肯定。近年來，隨著中國綜合國力和國際影響力的不斷增強，越來越多的外國民眾領略到了中國的魅力。但國家形象通過每一種“中國制造”的產品展現出來，這也正是習近平總書記在十九大報告中所指出的：建設現代化經濟體系，必須把發展經濟的著力點放在實體經濟上，把提高供給體系質量作為主攻方向，顯著增強我國經濟質量優勢。
制造業是國民經濟的主體，是立國之本、興國之器、強國之基。十八世紀中葉開啟工業文明以來，世界強國的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒有強大的制造業，就沒有國家和民族的強盛。中國目前所不斷強調的加快建設制造業強國，加快發展制造業，正基于此。中國制造業經過不斷的積累，又重新確立的制造業大國的地位。目前，我國低端落后產能已經基本淘汰完畢，產業總體創新能力明顯增強，正在由跟隨式創新向引領式創新轉型。其中，信息技術對于制造業的持續發展貢獻是不可忽視的，CAD、PLM、CAE技術不斷提高制造業企業的生產效率，在此基礎上，某些企業緊抓機會，實施先進技術，提高企業創新能力。
東方電氣集團東方電機有限公司（以下簡稱“東方電機”）是東方電氣股份有限公司（簡稱“東方電氣”）控股子公司，主要研制水輪發電機組、汽輪發電機、核能發電機、風力發電機、交流電機、直流電機、特種電機以及電站控制設備、電站輔機設備等，是國內發電設備制造大型骨干企業之一。從1958年建廠至今，公司為國內外市場提供了大量的優質產品。
展開 案例分享：感應電機電磁計算
感應電機（通常指異步電機）的電磁計算是電機設計中的一個重要環節，它涉及到電機的電機設計、制造、故障分析與診斷、科學研究與技術創新以及節能減排等方面都具有重要意義。以下內容以某感應電機為例介紹電磁計算的過程。
建模設置
1）幾何建模
建立三相感應電機2D仿真半模型。半模型中包括：定子、轉子、轉軸、雙層定子繞組和轉子導條，其中定子有24個定子槽，轉子有22個轉子導條。感應電機2D仿真計算半模型如下圖所示：
三相感應電機2D半模型
2）材料設置
在感應電機仿真模型中共有四種材料，分別為定轉子硅鋼片DW600、定子繞組為紫銅、轉子導條為鋁合金，以及定轉子之間的空氣氣隙。其中硅鋼片材料DW600的磁導率為非線性，在Simdroid和商軟里需要將材料B-H曲線數據（沒有找到合適的DW600B-H曲線，以牌號相近的DW540 B-H曲線代替）輸入材料屬性進行材料設置，硅鋼片材料的B-H曲線如下圖所示：
硅鋼片材料B-H曲線
空氣材料的相對磁導率為1，相對介電常數為1；紫銅的相對磁導率為1，電導率為5.8e7 S/m；鋁合金的相對磁導率為1，電導率為2.3e7 S/m。
3）邊界設置
三相感應電機仿真計算模型采用半模型，定子鐵芯的磁導率遠大于空氣，因此選擇定子外圓為磁力線平行邊界；電機具有反周期對稱性，在其他外側邊界上需要設置反周期邊界條件。
展開 電機軸承故障案例分享——添脂后升溫
電機軸承故障案例分享——添脂后升溫
最近接到一些工程師提問關于電機軸承潤滑問題，其中不乏典型的案例。為便于幫助大家積累相應的知識和經驗，分享其中之一。由于尊重技術隱私的原因，本文適當地遮蔽一些相關信息、稱謂，但并不影響整體邏輯判斷的梳理。
案例還原
中國北方某工廠2021年1月中旬對一臺250KW電動機進行維護，補充潤滑脂。電機使用的是雙深溝球軸承結構，軸承型號為6316/C3。軸承原來使用的潤滑脂為某國際品牌2號脂，現場添加潤滑脂10克左右。
補充潤滑之后，電機軸承振動開始上升，同時電機軸承溫度開始上升。經過將近2個小時，電機軸承的溫度和振動仍然保持上升趨勢。其中電機軸承溫度有25攝氏度左右上升至39攝氏度左右。
現場準備切機，此時電機軸承溫度開始下降，電機軸承振動明顯下降。電機狀態逐步回復，隨之取消切機預案。
展開 尺寸公差分析軟件如何計算【電機氣隙案例】？
掃碼瀏覽網站
DTAS 3D軟件幫助解決尺寸公差分析與尺寸鏈計算的問題——電機案例
了解更多案例跳轉至棣拓(上海）科技發展有限公司 (dtas-china.com)
模型準備
問題描述：
氣隙對電機的各種性能，均有一定的影響。在電機設計和制造過程中，都被視為關鍵尺寸控制指標之一。在當前公差和制造工藝下，電機氣隙滿足什么樣的分布規律？
零件尺寸
模型創建
裝配建立
Step1：定子安裝到機座
裝配方式：單孔單銷
注：定子外徑與基座內徑通常是過盈配合，將孔銷浮動方式設置為無浮動，可以模擬過盈配合。
Step2：后端蓋安裝到機座
裝配方式：321
注：后端蓋徑向止口作為主定位面，后端蓋軸向止口作為主定位銷，選擇一個后端蓋緊固孔作為次定位孔。
Step3：前端蓋安裝到機座
裝配方式：321
注：前端蓋徑向止口作為主定位面， 前端蓋軸向止口作為主定位銷， 選擇一個前端蓋緊固孔作為次定位孔。
Step4：轉子總成安裝到前后端蓋機座總成
裝配方式：三點裝配
注：轉子需要轉動，轉子總成裝配后需要放開轉軸的轉動自由度，可以利用三點裝配約束轉子軸與前后端蓋軸承室中心連線同軸。
裝配測量
測量目標：轉子與定子徑向間隙
測量方式：兩點測量
注：轉子與定子為軸對稱圖形，取轉軸中心為中心點，做一條通過中心點的直線，直線與定子內徑、轉子外徑的較大作為測量點。
公差仿真模型
仿真計算
仿真計算結果分析
展開 