ansys 電機散熱仿真
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys 電機散熱仿真的視頻教程
fluent電機自然對流散熱仿真
講解fluent如何進行自然對流散熱仿真，通過一個電機的二維仿真實例詳細講解 模型如何進行處理 如何設置邊界條件 如何設置耦合壁面 如何設置非一致網格界面 材料設置 求解器設置 通過舉一反三，使學習者具備各種情況下fluent的自然對流散熱設置方法
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fluent電機強制風冷散熱仿真
詳細講解風冷電機模型處理，轉動靜止區(qū)域設置，模型簡化，網格劃分，邊界條件設置過程，并介紹了多面體網格劃分模塊，通過本套課程，可以輕松掌握風冷電機散熱仿真方法，具有很強的工程實用性。
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CFD在電機通風散熱仿真中的應用
CFD在電機通風散熱流場仿真中的應用，前傾/直葉片，后傾外風扇；外風路導風筒隔板, 冷卻管；冷卻器，試驗結果；內風路擋風板設計方案對比，溫升實驗。包括YKK空空冷，YKS空水冷，TEFC封閉式, ODP開啟式，大中型發(fā)電機，空調室內機與新風系統(tǒng)用的貫流風機Blower，風壓-風量PQ，效率曲線，永磁同步水冷（電動汽車用）水道，外部軸流，流固，熱固耦合。
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ansys 電機散熱仿真的實例教程
【前言】10年前，作為CFD仿真技術支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機的散熱仿真咨詢項目，雖然很辛苦，但項目的鍛煉價值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機模型，現在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機硬件內存有限，網格劃分只能采用混合網格，用混合網格，模型又必須進行相應的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機的工作原理，你還需要對電機組成結構的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現在有了Ansys Fluent Meshing，網格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關鍵技術包括：模型簡化、網格劃分、接地系數、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現機電能量轉換的電磁裝置。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產機械的原動機。電機在運行時將產生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發(fā)熱，溫度升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣，只能在一定的溫度限值內才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當的措施將電機中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內運行。
電機冷卻的目的就是根據不同類型電機選擇一種合理冷卻方式，保證在額定運行狀態(tài)下，電機各部分溫度不超過國家標準允許的限值。電機的冷卻方式，主要是指對電機散熱采用什么冷卻介質和相應的流動途徑。
展開 【前言】10年前，作為CFD仿真技術支持工程師的時候，最驕傲的一件事就是做了一個全電機的散熱仿真咨詢項目，雖然很辛苦，但項目的鍛煉價值極高，讓我在后續(xù)多年工作中都受益無窮。
那個時候采用的是DM和ICEM交替來簡化電機模型，現在有了SCDM神器，模型處理效率大大提升。那個時候計算機硬件內存有限，網格劃分只能采用混合網格，用混合網格，模型又必須進行相應的等效和簡化，所以你除了要熟悉電機的工作原理，你還需要對電機組成結構的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現在有了Ansys Fluent Meshing，網格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關鍵技術包括：模型簡化、網格劃分、接地系數、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
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電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現機電能量轉換的電磁裝置。從19世紀末期起，電動機就逐漸代替蒸汽機作為拖動生產機械的原動機。電機在運行時將產生各種損耗，這些損耗轉變成熱量，使電機各部件發(fā)熱，溫度升高。電機中的某些部件，特別是電機的絕緣，只能在一定的溫度限值內才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當的措施將電機中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內運行。
展開 摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發(fā)展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發(fā)熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發(fā)熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發(fā)熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優(yōu)先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 AnJen Solutions 對LSM散熱器的重量和熱特性進行了分析。AnJen Solution 的Michael Rigby 說：“FLOTHERM 對散熱器和LSM支撐結構之間的導熱量以及進入到空氣中的熱量提供了詳細的信息，仿真的結果表明通過減少翅片數和改變翅片間距和厚度可以達到與最初設計方案相同的效果，但散熱器的重量僅僅為最初方案的1/3 。”
軌道的熱負荷和垂直方向的形式都要求比水平放置的形式進行更為詳細的熱仿真。這是因為垂直方向的形式會導致?lián)Q熱系數發(fā)生變化，同時也會提高周圍環(huán)境空氣溫度。此外LSM材料的溫度也是一個限制因素。
CFD 軟件的優(yōu)勢在于能夠模擬LSM 周圍的空氣流動，從而使精確預測對流換熱量成為可能。Flomerics公司的FLOTHERM 軟件是專門為仿真電子和電氣產品熱特性而開發(fā)的。Rigby說：“FLOTHERM 具有自動優(yōu)化、簡化模型等許多強大的功能，這一切都可以大大提高的散熱性能和減少產品研發(fā)時間。軟件強大的功能使散熱器的優(yōu)化成為可能，而散熱器重量的減少正是我們所需要的，因為MagneMotion的客戶對LSM 的總重量特別關注。”
FLOTHERM完全解決了產品的散熱問題，這其中不僅僅包括了熱量從發(fā)動機通過導熱方式經過機械結構和散熱器，而且包括了熱量通過對流的方式從機械結構和散熱器進入到空氣中。FLOTHERM 通過求解浮升力方程來確定由熱負荷所引起的空氣流動。Rigby 通過變化模型中散熱器翅片數和厚度來對11個不同的設計方案進行評估。當翅片數為15 并且翅厚為3 mm 時，可以滿足封裝溫度的限制并且此時的散熱器重量最小。優(yōu)化之后的散熱器重量為39 磅，與未做優(yōu)化時候相比重量減少了1/3 。
展開 元件網格
Simdroid-EC支持單獨查看流體域的網格，對多流體域仿真非常友好。
4. 豐富的結果分析
當計算收斂后，Simdroid-EC會自動將計算結果加載至后處理模塊。電機控制器的整體分布結果如下圖所示：
流道和IGBT表面云圖
由上圖可以看出，在位于流道入口（左下方）處的IGBT溫度較流道出口處（右上方）的低，最高處的IGBT溫度約為62℃。
流道內溫度圖
隨著液體不斷在流道內流動，逐步吸收IGBT散出的熱量，冷卻液的溫度逐漸升高，從進口到出口的溫升會達到5℃。
流動矢量圖
流線圖
通過上圖可以明顯看出，流道內部存在局部渦流結構。渦流會改變流道內冷卻液的壓力分布情況，造成局部壓力異常升高或降低，影響冷卻液的正常輸送，導致某些部位供液不足。可通過改變流道的形狀來減弱渦流效應。
流道壓力圖
通過壓力圖可以便捷查看流道進出口的壓差。本案例中，流道進出口的壓差約為1343-93=1250Pa。
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液冷仿真是電子散熱仿真的重要方面。越來越復雜的流道設計對傳統(tǒng)的電子散熱仿真軟件提出了重大挑戰(zhàn)，Simdroid-EC便捷的CAD模型導入功能、快速的流體域網格劃分與查看功能，以及豐富的后處理結果，為電子散熱行業(yè)注入強大動力，能夠幫助用戶快速評估熱點，提供優(yōu)化建議。申請試用Simdroid-EC
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ansys 電機散熱仿真的最新內容
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機轉子應力仿真
1.模型包含電機轉子鐵心和轉軸
2.轉子鐵心與轉軸施加過盈接觸配合
3.轉軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉子鐵心和轉軸的應力和變形情況
5.參考時請考慮仿真模型與實際模型存在的偏差
一、軟件概述
ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機電等多個行業(yè)有著廣泛的應用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進算法，能夠精確模擬各種復雜的電磁現象，為工程師和科研人員提供可靠的設計分析工具。
二、核心功能
（一）電磁建模與分析
Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創(chuàng)建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過軟件自帶的建模模塊繪制簡單的幾何形狀
近年來，新能源電動車的銷量呈現出快速增長的態(tài)勢。據統(tǒng)計，2024 年1-10月中國新能源汽車銷量達728萬輛，同比增長37.8%。
電機控制器在新能源汽車中對于保障動力和安全性能扮演著至關重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅動式功率半導體器件）在工作時會因自身的功率損耗而產生大量熱量，一旦溫度超出規(guī)定的安全范圍，其性能就會顯著下降，嚴重情況下甚至會造成器件的永久性損壞，
<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">Ansys技術在幫助WEG開發(fā)工業(yè)電機方面發(fā)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(chuàng)新極限</strong></p><h2><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">科技創(chuàng)新</strong></h2><
新能源汽車電機的NVH（Noise, Vibration, and Harshness，即噪聲、振動、粗糙度）問題是多物理場耦合的復雜問題。電機運行過程中，變化的電磁力不僅會影響電機NVH性能，還會對電磁性能產生影響。在新能源汽車電機的優(yōu)化設計過程中，將電磁性能和NVH性能作為優(yōu)化變量同時進行優(yōu)化是非常必要的。
電機NVH多物理域耦合
本次研討會將展示
堵轉仿真
（1）感應電機堵轉仿真
● 感應電機的堵轉仿真用于計算其堵轉轉矩和堵轉電流，校核電機起動性能
● 堵轉仿真設置
- 轉速設置為0
- 設置三相電壓源
● 堵轉仿真目的和方法
- 目的1：計算起動瞬間最大電流
- 方法：常規(guī)瞬態(tài)仿真1個同步周期
- 目的2：計算穩(wěn)態(tài)堵轉電流、短路阻抗(短路試驗)
- 方法1:開啟Fast
穩(wěn)態(tài)求解：風扇用MRF模型，在cell zone conditions中勾選Frame motion，設置好旋轉中心和轉速；
一、流固耦合交界面處理方法：
1、在SCDM中設置共享拓撲；
2、打開fluent meshing，軟件自動生成contact，每個接觸重命名為interface，在fluent中會自動生成交界面；
3、把自動生成的contact刪除，
仿真電機的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)對于合理的電動汽車電磁、振動聲學設計至關重要。本白皮書介紹了如何利用Ansys解決方案在設計階段盡早地、準確地對電機NVH進行分析，以提升車輛NVH表現與安全。這些解決方案可降低企業(yè)研發(fā)成本，支持電動化交通戰(zhàn)略的實施。Ansys解決方案助力汽車制造商降低電動汽車NVH，提高客戶滿意度，從而贏得行業(yè)競爭優(yōu)勢。
為什么需要NVH分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
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前言
NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的縮寫。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(yè)各大整車制造和零部件關注的問題之一
