Ansys空心杯電機仿真的案例
Ansys空心杯電機仿真方案
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(guān)鍵
空心杯線圈UDP
-Maxwell內(nèi)嵌的空心杯線圈CupCoil UDP能夠快速輕松的建立線圈的全參數(shù)化幾何模型
-后續(xù)可以簡單的對線圈的直邊長、節(jié)距等設(shè)計參數(shù)進行參數(shù)和優(yōu)化分析
空心杯電機繞組建模
-按如下參數(shù)生成空心杯電機的單個繞組
-沿Z軸復(fù)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(nèi)部建立電機定子、轉(zhuǎn)子、永磁體模型，裝配成完整的空心杯電機模型，并賦予相應(yīng)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(nèi)部建立電機定子、轉(zhuǎn)子、永磁體模型，裝配成完整的空心杯電機模型，并賦予相應(yīng)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)置為外部External，并設(shè)置繞組初始電流為0。
-插入一個Maxwell外電路激勵。
展開 基于Ansoft Maxwell的永磁直流空心杯電機有限元分析
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(zhuǎn)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(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)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(wǎng)格剖分、材料賦予及激勵源等設(shè)置。求解并分析模型在穩(wěn)態(tài)的磁場分布及瞬態(tài)的輸出特性，為電機的設(shè)計與優(yōu)化提供參考依據(jù)。
關(guān)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(zhuǎn)動慣量小、工作效率高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于軍事國防領(lǐng)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(wù)。2012年美國私人航天公司SpaceX的天龍?zhí)柾瑯优渲昧?em>空心杯電機。與國外電機制造業(yè)相比，國內(nèi)在設(shè)計專業(yè)程度方面和制造良品率方面有一定的差距，導(dǎo)致國內(nèi)生產(chǎn)的空心杯電機不及國外知名企業(yè)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(wǎng)格、賦予材料屬性及設(shè)置激勵源，對電機穩(wěn)態(tài)磁場情況及瞬態(tài)工作情況進行分析，確定電機磁場強度、氣隙磁密、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等情況。
1 永磁直流空心杯電機的結(jié)構(gòu)與原理
永磁直流空心杯電機的特點是轉(zhuǎn)子無鐵心，也稱為空心杯轉(zhuǎn)子。該類電機帶有電刷、換向器，定子采用稀土磁鋼產(chǎn)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(zhuǎn)矩，從而使電機以一定的轉(zhuǎn)速工作。
展開 伺服 / 空心杯 / 異步電機三賽道揭秘：千億市場、技術(shù)壁壘與國產(chǎn)突圍
空心杯電機已經(jīng)成功應(yīng)用于人形機器人靈巧手、協(xié)作機器人關(guān)節(jié)、AGV/AMR移動機器人等領(lǐng)域。
兆威機電：全球領(lǐng)先的微型傳動系統(tǒng)制造商，主營微型傳動系統(tǒng)、微型驅(qū)動系統(tǒng)。轉(zhuǎn)矩直流電機、無刷空心杯電機、8mm永磁步進電機均已形成系列產(chǎn)品，正開展4mm直徑無刷空心杯電機攻關(guān)，以突破國外技術(shù)壁壘。
江蘇雷利：公司已自研完成8mm有刷空心杯和10mm無刷空心杯，最高轉(zhuǎn)速可達10萬轉(zhuǎn)，16mm空心杯電機已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，并供貨于海外市場。
拓邦股份：已成功研發(fā)出高密度無框力矩電機等核心產(chǎn)品，空心杯電機具有高性能、低噪音、低功耗等特點，轉(zhuǎn)速可達到數(shù)千轉(zhuǎn)每分鐘，適合用于需要高精度控制的機器部件。
昊志機電：公司已具備多尺寸空心杯電機，產(chǎn)品性能領(lǐng)先行業(yè)，且其空心杯電機具備體積小、可控性高、噪音小等優(yōu)點，契合人形機器人靈巧手需求。
鼎智科技：鼎智科技的空心杯電機技術(shù)已基本成熟，其最小直徑8mm，最大轉(zhuǎn)速8萬轉(zhuǎn)/分鐘，性能處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。公司自研空心杯電機繞線設(shè)備，可實現(xiàn)空心杯電機全自動批量生產(chǎn)，掌握了減速箱核心技術(shù)，自研的空心杯電機+減速箱配套產(chǎn)品也處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，且公司未來還計劃推出更小尺寸的空心杯電機，并配套減速箱，以進一步提升產(chǎn)品競爭力。
四、總結(jié)
隨著人形機器人等高端應(yīng)用的快速發(fā)展，空心杯電機的市場需求將持續(xù)增長。盡管技術(shù)壁壘較高，但國內(nèi)企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和并購等方式，正在加速布局并逐步提升競爭力。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，空心杯電機市場有望繼續(xù)保持增長，國內(nèi)企業(yè)在全球市場的份額將逐步提升。
新能源汽車異步電機驅(qū)動系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
隨著新能源汽車市場的快速發(fā)展，異步電機驅(qū)動系統(tǒng)作為一種成熟且廣泛應(yīng)用的技術(shù)，正逐漸成為行業(yè)的主流選擇之一。
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(yōu)異的電機是電機及其控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設(shè)計方法設(shè)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(fā)熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統(tǒng)的效率；
齒槽轉(zhuǎn)矩越小的電機，將減少電機控制算法設(shè)計的難度，同時減小最終整個機電系統(tǒng)的NVH。
在電機型號確定后，性能優(yōu)異的電機控制器將最大限度地發(fā)揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調(diào)制方法可以減小逆變器的開關(guān)損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統(tǒng)開發(fā)仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計出性能優(yōu)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(jié)果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)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(tǒng)與電機本體的最佳匹配，在開發(fā)初期就可以對電機本體和控制系統(tǒng)作出有效評估。
對于只設(shè)計電機控制系統(tǒng)的用戶，也可以向其電機供應(yīng)商索取與實際電機對應(yīng)高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優(yōu)化。電機ECE模型只高精度體現(xiàn)電機外部特性，而不會泄露供應(yīng)商實際的電機設(shè)計參數(shù)，在有效保護各方知識產(chǎn)權(quán)的同時，又促進了電機設(shè)計生產(chǎn)廠家和控制器設(shè)計生產(chǎn)廠家的高效合作。
主要內(nèi)容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統(tǒng)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(yōu)異的電機控制器將最大限度地發(fā)揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調(diào)制方法可以減小逆變器的開關(guān)損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統(tǒng)開發(fā)仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計出性能優(yōu)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(jié)果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)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(tǒng)與電機本體的最佳匹配，在開發(fā)初期就可以對電機本體和控制系統(tǒng)作出有效評估。
對于只設(shè)計電機控制系統(tǒng)的用戶，也可以向其電機供應(yīng)商索取與實際電機對應(yīng)高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優(yōu)化。電機ECE模型只高精度體現(xiàn)電機外部特性，而不會泄露供應(yīng)商實際的電機設(shè)計參數(shù)，在有效保護各方知識產(chǎn)權(quán)的同時，又促進了電機設(shè)計生產(chǎn)廠家和控制器設(shè)計生產(chǎn)廠家的高效合作。
主要內(nèi)容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統(tǒng)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(jié)合電機本體高精度降階模型的矢量控制算法實現(xiàn)方法
報名方式
手機端請掃描二維碼報名
或者點擊進行報名：http://event.31huiyi.com/1727650456/index?
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61 A記權(quán)聲壓級
4.結(jié)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(jié)構(gòu)噪聲仿真的操作流程，對電機實際結(jié)構(gòu)進行仿真計算時需要充分考慮電機的結(jié)構(gòu)特點。
文章來源：西莫電機論壇
Ansys仿真技術(shù)助力新西蘭酋長隊成功衛(wèi)冕美洲杯帆船賽
新西蘭酋長隊賽事帆船 "Te Rehutai"號在水面滑翔（圖片來源：新西蘭酋長隊）
Ansys幫助賽隊改善帆船水面以上的空氣動力學(xué)性能和水面以下的流體動力學(xué)性能，測量帆船在不同航行條件下的行為方式。通過仿真驗證，帆船不僅能承受航行中的超強載荷，還最大程度降低了碳纖維復(fù)合材料的重量。此外，在Ansys的支持下賽隊將設(shè)計概念審核時間從6個月縮短至1周。
新西蘭酋長隊空氣動力學(xué)協(xié)調(diào)員Steve Collie表示：“雖然面臨極強的對手，但我們成功地在新西蘭衛(wèi)冕美洲杯，我們?yōu)榇烁械叫老踩f分。Ansys仿真軟件一直是我們結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)研發(fā)的核心工具。通過使用Ansys仿真軟件運行無數(shù)次的仿真，我們準確預(yù)測出這些競技帆船的性能，然后持續(xù)優(yōu)化和提升我們的參賽帆船 ‘Te Rehutai’號，仿真為我們的賽事保駕護航，這當然也持續(xù)到最后一場賽事。”
通過利用Ansys仿真軟件為賽隊提供流體仿真結(jié)果獲得帆船航行方式
新西蘭酋長隊在設(shè)計周期的早期就運用Ansys進行仿真，大幅優(yōu)化其參賽帆船的性能。
新西蘭酋長隊專屬的Ansys渠道合作伙伴LEAP澳大利亞有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理Nick Goodall指出：“在該賽事的物理測試受到限制的情況下，新西蘭酋長隊借助Ansys仿真技術(shù)開展全面的流體力學(xué)仿真和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真，幫助他們迅速、可靠、且經(jīng)濟地測試多種設(shè)計概念。能與新西蘭酋長隊建立長期合作是我們的榮幸，他們是我們國家全體工程師們的偶像。他們此次的成功衛(wèi)冕證明仿真是創(chuàng)新的強大動力，幫助我們達成工程目標，帶來競爭優(yōu)勢。無論是在體育賽事中為贏得比賽，還是其他行業(yè)率先將新產(chǎn)品投放市場，仿真都能幫助其形成有力的競爭優(yōu)勢。
展開 Ansys仿真技術(shù)助力新西蘭酋長隊成功衛(wèi)冕美洲杯帆船賽
新西蘭酋長隊賽事帆船 "Te Rehutai"號在水面滑翔（圖片來源：新西蘭酋長隊）
Ansys幫助賽隊改善帆船水面以上的空氣動力學(xué)性能和水面以下的流體動力學(xué)性能，測量帆船在不同航行條件下的行為方式。通過仿真驗證，帆船不僅能承受航行中的超強載荷，還最大程度降低了碳纖維復(fù)合材料的重量。此外，在Ansys的支持下賽隊將設(shè)計概念審核時間從6個月縮短至1周。
新西蘭酋長隊空氣動力學(xué)協(xié)調(diào)員Steve Collie表示：“雖然面臨極強的對手，但我們成功地在新西蘭衛(wèi)冕美洲杯，我們?yōu)榇烁械叫老踩f分。Ansys仿真軟件一直是我們結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)研發(fā)的核心工具。通過使用Ansys仿真軟件運行無數(shù)次的仿真，我們準確預(yù)測出這些競技帆船的性能，然后持續(xù)優(yōu)化和提升我們的參賽帆船 ‘Te Rehutai’號，仿真為我們的賽事保駕護航，這當然也持續(xù)到最后一場賽事。”
通過利用Ansys仿真軟件為賽隊提供流體仿真結(jié)果獲得帆船航行方式
新西蘭酋長隊在設(shè)計周期的早期就運用Ansys進行仿真，大幅優(yōu)化其參賽帆船的性能。
新西蘭酋長隊專屬的Ansys渠道合作伙伴LEAP澳大利亞有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理Nick Goodall指出：“在該賽事的物理測試受到限制的情況下，新西蘭酋長隊借助Ansys仿真技術(shù)開展全面的流體力學(xué)仿真和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真，幫助他們迅速、可靠、且經(jīng)濟地測試多種設(shè)計概念。能與新西蘭酋長隊建立長期合作是我們的榮幸，他們是我們國家全體工程師們的偶像。他們此次的成功衛(wèi)冕證明仿真是創(chuàng)新的強大動力，幫助我們達成工程目標，帶來競爭優(yōu)勢。無論是在體育賽事中為贏得比賽，還是其他行業(yè)率先將新產(chǎn)品投放市場，仿真都能幫助其形成有力的競爭優(yōu)勢。
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(wǎng)絡(luò)研討會介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環(huán)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(zhuǎn)速下定/轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速諧響應(yīng)分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉(zhuǎn)速下的諧振情況；同時多轉(zhuǎn)速諧響應(yīng)分析結(jié)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(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
近期發(fā)布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發(fā)布已于2月25日成功舉辦。現(xiàn)在，隆重向大家推出Ansys行業(yè)應(yīng)用大講堂“仿真體系建設(shè)驅(qū)動數(shù)字創(chuàng)新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來兩大全新網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(xù)為大家?guī)矶鄠€熱門主題，歡迎積極報名參加并關(guān)注后續(xù)精彩內(nèi)容！
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)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(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎勵！
展開 Ansys仿真技術(shù)助力新西蘭酋長隊成功衛(wèi)冕美洲杯帆船賽
新西蘭酋長隊賽事帆船 "Te Rehutai"號在水面滑翔（圖片來源：新西蘭酋長隊）
Ansys幫助賽隊改善帆船水面以上的空氣動力學(xué)性能和水面以下的流體動力學(xué)性能，測量帆船在不同航行條件下的行為方式。通過仿真驗證，帆船不僅能承受航行中的超強載荷，還最大程度降低了碳纖維復(fù)合材料的重量。此外，在Ansys的支持下賽隊將設(shè)計概念審核時間從6個月縮短至1周。
新西蘭酋長隊空氣動力學(xué)協(xié)調(diào)員Steve Collie表示：“雖然面臨極強的對手，但我們成功地在新西蘭衛(wèi)冕美洲杯，我們?yōu)榇烁械叫老踩f分。Ansys仿真軟件一直是我們結(jié)構(gòu)和空氣動力學(xué)研發(fā)的核心工具。通過使用Ansys仿真軟件運行無數(shù)次的仿真，我們準確預(yù)測出這些競技帆船的性能，然后持續(xù)優(yōu)化和提升我們的參賽帆船 ‘Te Rehutai’號，仿真為我們的賽事保駕護航，這當然也持續(xù)到最后一場賽事。”
通過利用Ansys仿真軟件為賽隊提供流體仿真結(jié)果獲得帆船航行方式
新西蘭酋長隊在設(shè)計周期的早期就運用Ansys進行仿真，大幅優(yōu)化其參賽帆船的性能。
新西蘭酋長隊專屬的Ansys渠道合作伙伴LEAP澳大利亞有限公司業(yè)務(wù)經(jīng)理Nick Goodall指出：“在該賽事的物理測試受到限制的情況下，新西蘭酋長隊借助Ansys仿真技術(shù)開展全面的流體力學(xué)仿真和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真，幫助他們迅速、可靠、且經(jīng)濟地測試多種設(shè)計概念。能與新西蘭酋長隊建立長期合作是我們的榮幸，他們是我們國家全體工程師們的偶像。他們此次的成功衛(wèi)冕證明仿真是創(chuàng)新的強大動力，幫助我們達成工程目標，帶來競爭優(yōu)勢。無論是在體育賽事中為贏得比賽，還是其他行業(yè)率先將新產(chǎn)品投放市場，仿真都能幫助其形成有力的競爭優(yōu)勢。
展開 Ansys CFD在電機散熱仿真中的應(yīng)用
【前言】10年前，作為CFD仿真技術(shù)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(xiàn)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(nèi)存有限，網(wǎng)格劃分只能采用混合網(wǎng)格，用混合網(wǎng)格，模型又必須進行相應(yīng)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(jié)構(gòu)的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現(xiàn)在有了Ansys Fluent Meshing，網(wǎng)格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關(guān)鍵技術(shù)包括：模型簡化、網(wǎng)格劃分、接地系數(shù)、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
1
電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)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(chǎn)機械的原動機。電機在運行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)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(nèi)才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當?shù)拇胧?em>電機中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內(nèi)運行。
展開 
來稿 | Ansys CFD在電機散熱仿真中的應(yīng)用
【前言】10年前，作為CFD仿真技術(shù)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(xiàn)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(nèi)存有限，網(wǎng)格劃分只能采用混合網(wǎng)格，用混合網(wǎng)格，模型又必須進行相應(yīng)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(jié)構(gòu)的每一部分的功能和作用都了如指掌。而現(xiàn)在有了Ansys Fluent Meshing，網(wǎng)格劃分的效率大幅提升，針對Ansys CFD電機散熱仿真的關(guān)鍵技術(shù)包括：模型簡化、網(wǎng)格劃分、接地系數(shù)、絕緣處理、風扇罩處理、氣隙處理等等。
1
電機散熱仿真分析的必要性
電機是一種實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)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(chǎn)機械的原動機。電機在運行時將產(chǎn)生各種損耗，這些損耗轉(zhuǎn)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(nèi)才能可靠工作。為維持電機的合理壽命，需要采取適當?shù)拇胧?em>電機中的熱量散發(fā)出去，使其在允許的溫度限值內(nèi)運行。
電機冷卻的目的就是根據(jù)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(zhì)和相應(yīng)的流動途徑。
展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
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(guān)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(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產(chǎn)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(chǎn)生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(wǎng)格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導(dǎo)致網(wǎng)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(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分的好壞直接關(guān)系到計算的結(jié)果和計算時間的長短，所以在進行網(wǎng)格劃分的時候，優(yōu)先選擇曲面狀的物體進行網(wǎng)格劃分，這樣在網(wǎng)格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 官方免費 | Ansys 電機NVH仿真分析流程介紹
培訓(xùn)內(nèi)容
電機NVH是指電機在運行過程中對外表現(xiàn)出的噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness），主要包括三個來源，即電磁噪聲、機械噪聲和空氣動力噪聲，通常在這三類噪聲中電磁振動噪聲的比重較大，是我們重點關(guān)注的對象。電機NVH分析是典型的多物理場耦合問題，傳統(tǒng)的分析理論建立在解析模型的基礎(chǔ)上，基于此編寫的分析軟件雖然計算速度很快，但是精度較差，尤其是對于新結(jié)構(gòu)電機來說更是如此。
本次網(wǎng)絡(luò)研討會將介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環(huán)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(zhuǎn)速下定/轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速諧響應(yīng)分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉(zhuǎn)速下的諧振情況；同時多轉(zhuǎn)速諧響應(yīng)分析結(jié)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。
課程對象
電機設(shè)計工程師，電機NVH仿真工程師
培訓(xùn)時間
4月21日16:00—17:00
主講講師簡介
王楊
Ansys低頻電磁技術(shù)工程師。2013年畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué)電機與電器專業(yè)，后長期從事電機研發(fā)、設(shè)計等工作。2019年加入Ansys中國，負責Ansys低頻電磁仿真軟件在機電領(lǐng)域的技術(shù)支持、項目咨詢、培訓(xùn)等工作，對Ansys低頻電磁產(chǎn)品有深入了解，擁有豐富的電機設(shè)計工程經(jīng)驗。
費用：免費
點擊圖片或點擊報名鏈接報名http://event.31huiyi.com/1844160010/index?c=jishulink
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 基于聯(lián)合仿真的電機聲品質(zhì)解決方案
『點擊觀看直播回放』
電動傳動系統(tǒng)噪聲成作為新能源汽車內(nèi)部的最大噪聲源一直備受關(guān)注，其中由于電機噪音與傳統(tǒng)內(nèi)燃機噪音截然不同的聲音特征，也讓傳統(tǒng)的NVH分析工具在面對電機的聲品質(zhì)問題時顯得力不能及。Ansys VRXPERIENCE Sound聯(lián)合多物理場仿真工具，協(xié)助用戶在電機及電動車從早期設(shè)計和驗證階段開始就能準確的評價和優(yōu)化電機的NVH特性，為其提供一個高效多維度的電機聲品質(zhì)設(shè)計及驗證解決方案。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
近期發(fā)布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發(fā)布已于2月25日成功舉辦。現(xiàn)在，隆重向大家推出Ansys行業(yè)應(yīng)用大講堂“仿真體系建設(shè)驅(qū)動數(shù)字創(chuàng)新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來兩大全新網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(xù)為大家?guī)矶鄠€熱門主題，歡迎積極報名參加并關(guān)注后續(xù)精彩內(nèi)容！
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)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(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎勵！
展開 