Ansys設計空心杯電機
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
Ansys設計空心杯電機的視頻教程
Ansys Motor-CAD 電機設計軟件功能介紹
適用人群：電機產品設計，研發，仿真，新能源汽車電驅動，電機測試，整合與集成工程師。 Ansys Motor-CAD 電機設計軟件功能介紹【已結束】? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 直播時間：2020-04-14 16:00 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。
免費 1小時22分鐘 1306播放
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ANSYS直流無刷電機電磁方案設計
本課程將以直流無刷電機電磁方案設計為主題，結合ANSYS RMxprt和Maxwell軟件進行BLDC電磁方案設計，通過理論講解和實際案例分析，幫助學員掌握直流無刷電機的基本原理、電磁設計方法和實際應用技巧。
￥599 2小時56分鐘 335播放
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ANSYS三相異步電機電磁方案設計
本課程基于ANSYS Electronics Desktop 2021 R2版本，將以三相異步電機電磁方案設計為主題，結合ANSYS RMxprt和Maxwell軟件進行三相異步電機電磁方案設計，通過理論講解和實際案例分析，幫助學員掌握三相異步電機的基本原理、電磁設計方法和實際應用技巧。
￥368 3小時21分鐘 369播放
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Ansys設計空心杯電機的實例教程
空心杯電機本體仿真
定子繞組建模是空心杯電機仿真的關鍵
空心杯線圈UDP
-Maxwell內嵌的空心杯線圈CupCoil UDP能夠快速輕松的建立線圈的全參數化幾何模型
-后續可以簡單的對線圈的直邊長、節距等設計參數進行參數和優化分析
空心杯電機繞組建模
-按如下參數生成空心杯電機的單個繞組
-沿Z軸復制生成六個繞組
生成空心杯電機完成模型
-外部輸入或直接在Maxwell內部建立電機定子、轉子、永磁體模型，裝配成完整的空心杯電機模型，并賦予相應的材料特性。
空心杯電機3D模型仿真
-外部輸入或直接在Maxwell內部建立電機定子、轉子、永磁體模型，裝配成完整的空心杯電機模型，并賦予相應的材料特性。
-把3D模型沿Z軸切割，可得如下空心杯2D模型，設置合適的模型深度和等效材料特性，并對繞組重新進行分相后，也可以仿真空心杯電機的特性，仿真速度遠快于3D模型。
空心杯電機等效電路模型提取
采用對有限元模型的定子電流和轉子位置進行遍歷的方式，基于高精度的有限元仿真提取出空心杯電機的精確等效電路模型，然后可在TwinBuilder中利用該等效電路模型搭建外部的控制電路和控制算法，從而既保證仿真精度，又保證仿真速度。
-把繞組的激勵類型設置為外部External，并設置繞組初始電流為0。
-插入一個Maxwell外電路激勵。
展開 摘 要：永磁直流空心杯電機是空心杯電機的一種，體積小重量輕、轉動慣量小、工作效率高、功率密度高，在航空航天及國防軍事裝備領域得到廣泛的應用。以永磁直流空心杯電機為模型，運用Ansoft Maxwell軟件搭建仿真模型，進行網格剖分、材料賦予及激勵源等設置。求解并分析模型在穩態的磁場分布及瞬態的輸出特性，為電機的設計與優化提供參考依據。
關鍵詞：空心杯電機;Ansoft Maxwell;有限元分析;
0 引 言
永磁直流空心杯電機是空心杯電機的一種，其因為體積小重量輕、轉動慣量小、工作效率高等優點被廣泛應用于軍事國防領域[1]。瑞士Maxon集團研制的空心杯電機，在2004年隨美國航空航天局的火星探測器出色地完成了任務。2012年美國私人航天公司SpaceX的天龍號同樣配置了空心杯電機。與國外電機制造業相比，國內在設計專業程度方面和制造良品率方面有一定的差距，導致國內生產的空心杯電機不及國外知名企業的同類型電機。本文介紹了永磁直流空心杯電機工作的原理，基于Maxwell仿真軟件對“二極九槽”永磁直流空心杯電機進行二維建模、劃分網格、賦予材料屬性及設置激勵源，對電機穩態磁場情況及瞬態工作情況進行分析，確定電機磁場強度、氣隙磁密、輸出轉矩、轉速等情況。
1 永磁直流空心杯電機的結構與原理
永磁直流空心杯電機的特點是轉子無鐵心，也稱為空心杯轉子。該類電機帶有電刷、換向器，定子采用稀土磁鋼產生激磁磁場，當給電機施加直流電壓后，通過電刷與換向器的換向繞組中的電流方向保持不變[2],該電流與定子激磁磁場相互作用，形成方向始終不變的電磁轉矩，從而使電機以一定的轉速工作。
展開 繞線設備
空心杯電機的繞線設備也是技術壁壘的一部分。繞線機全球頭部廠商集中在歐美和日本，包括瑞士Meteor、日本田中精機、日本日特機械等企業。這些海外廠商設備先進，基本實現了繞線設備的自動化、智能化、網絡化，繞線設備質量可靠，生產效率高。國內繞線設備自動化程度低，技術與海外存在差距。我國繞線機研發起步晚，線圈設計以卷繞式為主，工序較為繁瑣。部分繞線機可實現一次成型繞制，但面對較大功率電機的粗線徑線圈，國產設備在可靠性和繞制精度方面相比世界先進水平仍有較大差距。國內繞線機廠商包括中特科技、勤聯科技、臺立電子等公司。
3. 設計環節
空心杯電機的設計需要結合材料細分牌號、轉子杯類型進行優化，國內廠商在這方面的技術積累與海外存在差距。海外企業如Maxon、Faulhaber、Portescap在技術起源、產品種類數量及全球化的銷售渠道等方面具有明顯優勢。
4. 加工環節
空心杯電機的結構屬于無齒槽結構，沒有定子槽，所有漆包線都是懸空繞線，內部沒有任何支撐，加工精度直接影響磁場的穩定性。因此，加工過程中對精度的要求非常高。
三、主要生產企業
全球方面，瑞士Maxon、德國Faulhaber、瑞士Portescap等頭部企業長期保持較高市場占有率，國內廠商正在加速布局：
鳴志電器：專注于運動控制領域，擁有步進、直流無刷、交流伺服、空心杯電機等電機產品。公司通過多次收購掌握核心技術，包括收購美國LinEngineering、瑞士Technosoft Motion AG、鼎智科技。混合式步進電機全球市占率超10%，位列全球第四；空心杯電機已處于中小批量供貨階段。
偉創電氣：電氣傳動、工業控制領域國內頭部廠商。切入機器人領域，布局空心杯電機、無框電機等；適用于靈巧手10mm的空心杯電機模組已經取得小批量訂單。
展開 工程背景
-電機運行時，繞組損耗、鐵心損耗、機械損耗轉變為熱量，使電機各部件的溫度升高，當溫度超過絕緣允許的溫度時，將導致絕緣乃至電機的損壞
-要將電機各部件的溫度控制在允許范圍內，一方面要降低損耗，減少電機的發熱量，另一方面要提高電機的冷卻散熱能力
-電機控制器也存在類似的熱問題
-冷卻風扇、電機本體、控制器需要合理設計，滿足電機冷卻需求
數值仿真—流動/熱問題解決方案
電機風扇的仿真設計
風扇的作用
-產生足夠的壓力，驅送氣體通過電機
數值仿真技術有助于：
-預測性能
-優化葉型
-提高風扇效率
惠而浦軸流風扇的優化
-用于冷凝器
-由葉片、支撐、馬達等組成
-模擬目的：優化葉片結構；更好的氣動性能
-優化參數包括：葉片數目、輪轂直徑、葉片外徑、輪轂角度…
電機冷卻仿真設計
-需要評估散熱通道設計
-需要評估電磁損耗：損耗是發熱的根本；損耗的大小、分布直接影響電機最終的溫度分布
-如何保證數值仿真的精度：求解算法；邊界條件；流體/熱數值仿真技術如何引入精確的損耗分布？
展開 『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。
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。
▼▼▼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！
展開 
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Ansys設計空心杯電機的最新內容
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鍵因素。過高的NVH會導致產品壽命縮短
在智能制造與綠色交通加速融合的當下，電機作為核心動力部件正迎來技術變革與市場擴容的雙重機遇。本文聚焦伺服、空心杯、異步電機三大賽道：伺服電機憑借高精度控制穩居工業自動化核心，2030 年中國市場規模有望達 395 億元；空心杯電機以小體積高功率密度成為人形機器人 “心臟”，國內企業正突破繞線工藝等技術壁壘；異步電機則以成本與可靠性優勢搶占新能源汽車市場，邁向高效化、集成化新趨勢
<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><
摘 要：永磁直流空心杯電機是空心杯電機的一種，體積小重量輕、轉動慣量小、工作效率高、功率密度高，在航空航天及國防軍事裝備領域得到廣泛的應用。以永磁直流空心杯電機為模型，運用Ansoft Maxwell軟件搭建仿真模型，進行網格剖分、材料賦予及激勵源等設置。求解并分析模型在穩態的磁場分布及瞬態的輸出特性，為電機的設計與優化提供參考依據。
關鍵詞：空心杯電機;Ansoft Maxwell;有限元分析
工程背景
-電機運行時，繞組損耗、鐵心損耗、機械損耗轉變為熱量，使電機各部件的溫度升高，當溫度超過絕緣允許的溫度時，將導致絕緣乃至電機的損壞
-要將電機各部件的溫度控制在允許范圍內，一方面要降低損耗，減少電機的發熱量，另一方面要提高電機的冷卻散熱能力
-電機控制器也存在類似的熱問題
-冷卻風扇、電機本體、控制器需要合理設計，滿足電機冷卻需求
一、本期資料包含哪些內容？
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？
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后臺回復“JSL”
一、本期資料包含哪些內容？
1. IGBT應用及封裝設計
· IGBT特征化建模和開關特性測試
· IGBT寄生參數提取及系統性能分析
· IGBT電磁性能分析和傳導路徑優化
· IGBT多物理場耦合特性分析
· IGBT熱模型提取及系統性能分析
· IGBT輻射干擾分析
2. 驅動/控制系統設計
3. 永磁同步電機降階模型抽取
· 永磁同步電機降階模型原理
· ECE
一、本期資料包含哪些內容？
1 電機概念設計
2 電磁場有限元分析
· 一鍵有限元
· 自動自適應網格剖分
· 磁滯材料建模
· 電磁優化設計
· 損耗精確計算
· 高性能計算
3 電機結構分析
· 電機定子結構及模態計算
· 電機臨界轉速計算
· 電機轉子動力學分析
· 電機轉子疲勞壽命分析
4 電機散熱分析
· 直流無刷永磁電機散熱分析
· 某小型電機瞬態溫升分析
空心杯電機本體仿真
定子繞組建模是空心杯電機仿真的關鍵
空心杯線圈UDP
-Maxwell內嵌的空心杯線圈CupCoil UDP能夠快速輕松的建立線圈的全參數化幾何模型
-后續可以簡單的對線圈的直邊長、節距等設計參數進行參數和優化分析
空心杯電機繞組建模
-按如下參數生成空心杯電機的單個繞組
RMxprt-調優分析案例
作者：電機設計青年/MotorDesign Youth
時間：20211221
作者簡介：曾擔任ANSYS低頻電磁工程師一職，后入職電機企業，從事電機產品研發工作，電機類型涉及電勵磁同步電機、永磁同步電機、空心杯電機、軸向磁通電機等，應用行業涉及新能源汽車、航空、醫療器械等，精通軟件且設計經驗豐富。
RMxprt軟件擁有一個方便實用的調優分析功能
