ansys電機設置的案例
Mechanical驅動電機溫度分析 附ANSYS EM如何設置多核計算下載
Mechanical驅動電機溫度分析
●溫升是電機關鍵性能指標之一，影響電機可靠性，壽命等
●需要清楚利用WB分析電機溫度時相關設置及技巧等
●主要注意以下幾方面：
◆電機損耗處理，損耗計算的準確性，它直接影響最終結果
◆網格處理，網格的處理往往影響結果的可靠性
◆約束條件設定影響著結果的走向
◆求解，包括穩態和瞬態，根據需要選擇
◆后處理，結果查看、判斷、分析很重要
1.Maxwell電機損耗計算處理
●電機的損耗包括銅耗、鐵耗、機械損耗、其它損耗，可能還會有風阻損耗
●而ANSYS Maxwell軟件中計算電機損耗主要是銅耗與鐵耗，它們也是電機的主要損耗，占了大部分，其次磁鋼損耗也是計算之一，它也會影響電機的溫升，因此我們得掌握此三種損耗計算準確性的處理技巧
●因為電機的機械損耗及額外損耗無法計算，所以我們利用WB進行電機溫度計算往往需要修正
1.1 電機鐵芯損耗
鐵損耗的計算得清楚ANSYS Maxwell其計算原理，然后清楚軟件的處理
●盡量把各頻率下BP曲線輸入，越全越準確
●材料組成還是疊壓系數盡可能接近實際情況
●積累經驗，盡量通過系數輸入非BP曲線，可間接考慮工藝影響
●BP曲線輸入
1.2 電機銅損耗
銅損耗（一般電機使用銅材料為繞組）的計算得清楚ANSYSMaxwell所使用的計算原理，準確說應該是歐姆損耗，然后清楚軟件的處理
●繞組建模其截面積和實際一致
1.3 電機磁鋼渦流損耗
一般情況磁鋼渦流損耗占比不高，如果電機電磁方案及工藝處理不得當，它還會影響挺大的，我們還是盡可能考慮進去，清楚Maxwell使用的渦流損耗原理，并且掌握軟件的設置
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
圖55 分析設置 圖56 噪聲體設置
9）如圖57所示，在extsurf流固耦合表面導入速度邊界條件，在Source Bodies中選擇All選項。
圖57 速度邊界
10）如圖58所示，在outer表面設置為輻射表面。
圖58 輻射邊界
11）經過有限元計算后如圖59所示為0度相角的聲壓壓強分布。
12）如圖60所示為0度相角的聲壓級分布。
圖59 聲壓 圖60 聲壓級
13）示通過修改計算因子得到A記權的聲壓級如圖61所示。
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
文章來源：西莫電機論壇
展開 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
ANSYS官方將特別推出一系列ANSYS網絡研討會，不僅包含ANSYS 2019 R3 新版本功能介紹，同時也包括最新的行業熱點解決方案，ANSYS將與各位深入探討行業熱點趨勢，諸如無人駕駛、PCB結構可靠性、天線設計、數字孿生等等。
在此系列網絡研討會結束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發布的Mate 30 1臺！
本期研討會：《永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真》將于11月28日 20:00-21:00舉辦。
直播主題
永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真
日期/時間
2019年11月28日（周四）
20:00 – 21:00
課程受眾
永磁同步電機設計單位
電機控制器設計單位
新能源汽車研發部門
變頻器研發部門等行業人士
講師簡介
楊俐輝
ANSYS機電系統仿真軟件專家，對電機本體及其控制系統、開關電源、機電系統的電磁兼容有豐富的實際項目實施和仿真經驗。現任ANSYS中國機電產品線資深工程師，負責機電產品線的方案推廣和項目咨詢工作，對ANSYS機電產品及平臺方案等有全面的了解和經驗。
課程簡介
隨著新能源汽車行業、高性能工業伺服系統的發展，電機本體設計和其控制系統的關系日趨緊密。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。
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！
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展開 【Ansys線上直播回看】Ansys Motor-CAD 電機設計軟件功能介紹
『點擊觀看直播回放』
由于市場上對電機性能的要求越來越高，新的電機設計需要對電機進行多物理場的全方面的考慮。Motor-CAD 是專門針對電機設計而開發的一款工程軟件工具，在設計階段能夠更加高效地綜合分析電機電磁性能、熱管理、應力結構、駕駛工況，以及加工工藝對電機設計的影響，為工程師提供電機設計更加全面的解決方案。本次網絡研討會將詳細介紹和演示Motor-CAD 的功能。
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展開 【Ansys線上直播回看】Ansys Motor-CAD 全新的電機設計流程
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通常，電機研發項目從早期設計到后期的量產是需要經歷不同研發階段，尤其是新能源汽車。在一定周期內有效地研發出一款好的電機，是需要在各階段采用合適的仿真工具進行一系列的仿真。本次網絡研討會將講解和演示Motor-CAD在全新的電機設計流程中所扮演的角色，以及與Ansys其他仿真工具的接口，包括 Ansys Maxwell 二維和三維接口，Motor-CAD與 Twin Builder 的系統仿真，Motor-CAD與 OptiSLang 進行多物理多目標的優化，將為大家呈現一個高效的電機設計驗證全方位的解決方案。
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展開 Ansys電機熱設計解決方案
控制器熱仿真設計
熱-電子設備運行的關鍵問題
-子器件的故障與其工作溫度有密切關系
-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地上升
電子設備內關鍵器件的熱模擬
溫度云圖
Ansys電機散熱、通風模擬產品方案
ICEPAK專業的電子散熱仿真工具
芯片級、封裝級、板級、系統級全尺度電子散熱仿真
-基于”Object”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數據格式：STEP， IGES，ProE，UG等（借助于
DesignModeler）；MCM，IDF，BRD，Gerber，ANF，ODB++
-自動化快速網格劃分技術：六面體網格；貼體混合網格
-健壯、快速的求解器技術：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、旋轉部件、濕度、污染物擴散
結論
-流體仿真技術可以應用在電機本體、散熱系統、控制器等設備的流動、熱的相關設計
中
-流體仿真技術可以提供工程上可信的結果
-ANSYS提供了完善的產品方案來解決電機本體、散熱系統、控制器中的流動、熱問題
-ANSYS的產品方案可以將電磁、流動、熱等多物理場統一在一個框架下解決
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 基于聯合仿真的電機聲品質解決方案
『點擊觀看直播回放』
電動傳動系統噪聲成作為新能源汽車內部的最大噪聲源一直備受關注，其中由于電機噪音與傳統內燃機噪音截然不同的聲音特征，也讓傳統的NVH分析工具在面對電機的聲品質問題時顯得力不能及。Ansys VRXPERIENCE Sound聯合多物理場仿真工具，協助用戶在電機及電動車從早期設計和驗證階段開始就能準確的評價和優化電機的NVH特性，為其提供一個高效多維度的電機聲品質設計及驗證解決方案。
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?，F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！
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展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
以命名的方法設置速度入口Inlet、壓力出口Outlet，方便在流體模塊時，軟件能夠自動讀取水冷板的進水口和出水口。單元網格尺寸為0.002 m，其網格劃分選擇情況如圖3所示。
2 控制器穩態熱分析
先使用穩態熱模塊導入已經處理好的降階控制器模型，之后進行工程數據的修改，添加熱材料鋁、硅等并將其進行對應匹配，外殼選用鋁，發熱器件選擇硅。接下來進行條件設置，設置初始溫度為20℃，添加內部生成熱，選擇3個IGBT給定數值。2×10-5W/mm3，設置對流；再次添加內部生成熱，選擇3個IGBT給定數值。2×10-5W/mm3，設置對流；對其進行求解，溫度求解云圖如圖4。
穩態熱模塊下云圖顯示結果為：8個電容的最大溫度為56.897℃，3個IGBT的最大溫度為56.1℃，不通水的水冷板僅靠鋁材本身散熱的溫度為55～56℃。
3 控制器流體模塊分析
將前面建立好的控制器降階模型導入流體模塊，并對其進行網格劃分，再進行邊界條件設定。能量方程打開，黏性選擇層流，這一模塊里需要設置材料材質分別為鋁和液態水；修改速度入口為液態水，速度為1 m/s，溫度20℃。在流體模塊中進行參數化設置，設置輸入參數：生熱率=熱耗散功率/體積，芯片的熱耗散功率是20 W，用表達式將生熱率表示出來，設置輸出參數為壓力出口Outlet，進行分析[6]，最后進行迭代求解。流體結果分析云圖如圖5、圖6、圖7所示。
圖3 網格劃分
圖4 溫度云圖
在使用水冷板且水流速度設定為1 m/s的情況下，流體模塊下云圖顯示結果為：(1)最大溫度在電容處，其溫度為30℃；(2)IGBT處溫度在27～28℃之間；(3)S形水道的溫度為25℃。
4 結束語
控制器各元器件在不使用水冷的常態溫度情況與使用水冷且水流速度為1 m/s時的溫度情況對比見表1。
展開 
ANSYS 電機設計專欄
ANSYS 電機設計專欄
電機設計是一個復雜的多物理場問題，它涉及到電磁、結構、流體、溫度和控制等多個領域。隨著新材料、新工藝以及各種電機新技術的發展，電機設計的要求越來越苛刻，精度要求也越來越高，傳統的設計方法和手段已經不能滿足現代電機設計的要求，必須借助于現代仿真技術才能解決各種設計難題。
針對電機永磁化、高速化、無刷化、數字化、集成化、智能化、高效節能化的發展趨勢和相關技術挑戰，ANSYS能提供集成化設計解決方案和流程，高效實現電機從磁路法到有限元、從部件到系統、從電磁到多物理場耦合的多領域、多層次、集成化電機及驅動/控制系統設計。
展開 ANSYS 電機設計專欄發布
為了推廣仿真工程理念，服務中國電機設計人員，ANSYS推出電機設計專欄，提供超過200多份 ANSYS集成化電機設計解決方案的相關技術資料。
專欄地址：http://www.ansys.com/zh_cn/em
此次專欄共包含三個主題：
電機本體設計
● 電磁設計● 結構設計● 熱設計● 多物理場耦合設計
電驅動系統
● IGBT應用及封裝設計● 控制代碼自動生成● 集成化系統設計● 電磁、熱、結構設計●EMI/EMC
定制化開發
● 電機設計工具包● 電機等效短路模型提取● 永磁體溫度退磁參數提取● 電纜寄生參數提取● 電機設計導航● 電機設計平臺
每個專欄涉及資料包括：應用文檔、培訓資料、培訓視頻和常見問題解答。提供了從電機本體到驅動電路、從電磁場到多物理場耦合，高效實現電機從磁路法到有限元、從部件到系統、從單場到多物理場耦合的多領域、多層次、集成化電機及驅動/控制系統設計。
關于ANSYS, Inc.
ANSYS通過快速、準確、可靠的工程仿真技術幫助客戶掌握和理解最為復雜的設計難題。我們的技術能夠讓各個行業的機構準確預測產品在現實中的真實性能?？蛻粝嘈盼覀兲峁┑膭撔萝浖軌驇椭麄兇_保產品的完整性并實現商業價值。ANSYS成立于1970年，目前雇員人數超過2,700人，其中大多數具有工程專業背景，例如有限元分析、計算流體動力學、電子和電磁、設計優化。ANSYS總部設在美國匹茲堡南部，在世界各地設立的戰略銷售部門超過75個，渠道合作伙伴網絡遍及40多個國家。欲了解更多詳情，敬請訪問www.ansys.com.cn。
ANSYS在主要社交媒體上也保持積極宣傳態勢。在中國，敬請關注ANSYS新浪微博：@ANSYS中國。ANSYS官方微信公眾號：ansys-china。
展開 Ansys在電機中的結構分析應用
電機中的結構分析
場景一：
電機熱-機疲勞
場景二：
電機NVH
場景三：
沖擊性能優化
客戶案例
Lucid Motors –豪華電動汽車公司
電機熱管理
熱—機疲勞分析
Ansys電機多學科分析
*Electric – Fluid – Mechanical(Thermal Stress) – Fatigue
-通過力分布進行單向或雙向耦合分析
電機NVH
NVH面臨的挑戰
高效模擬源自電機的噪聲和振動
-噪聲源的識別和建模
-高效準確的預測
-訪問所需輸出
-性能優化
電機噪聲-建模和預測
電機的噪聲振動和聲學建模
電機抗沖擊優化設計
初始設計的評估
設計參數研究
DOE&分析
優化結果
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
十多年來，優飛迪科技在數字孿生、工業軟件尤其仿真技術、物聯網技術開發等領域積累了豐富的經驗，并在這些領域擁有數十項獨立自主的知識產權。同時，優飛迪科技也與國際和國內的主要頭部工業軟件廠商建立了戰略合作關系，能夠為客戶提供完整的產品開發平臺解決方案。
優飛迪科技技術團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內外頂尖學府、并在相關領域有豐富的工作經驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務”。
展開 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。
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