Simcenter Magnet
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
Simcenter Magnet的實例教程
Simcenter MAGNET 模塊磁場集中分布在熔融負載區，尤其是外徑以內。該區域的磁場強度可用來確定最初的彎月形高度和底部直徑（下圖 曲線 2）。
下圖 曲線 2 與 Simcenter MAGNET 生成的電磁壓力曲線不兼容（見下圖 a）。兩條曲線在兩端重合，中間段各異。改進曲線兼容性的方式有兩種：a) 感應線圈設計，以及 b) 感應線圈位置。
從一開始就采用線圈設計方法：該設計采用圓柱和圓錐線圈匝數組合。它在設計初期即已展示出理想的效果。上圖b 曲線體現出很好的一致性。
線圈位置導致碰撞結果：無法為適應所有變數找到最佳線圈位置。相關方面作出設計更改，將工藝流程中的感應線圈從爐頂加熱改為爐底加熱。設計更改可與時間步同步執行，也可持續進行。
對這種變數進行探索后，結果令人滿意。下圖顯示負載曲線計算示例。
開發方法效率通過估算熔爐負載利用率來確定。負載利用率 (LU) 系數可以應用于此目標。LU 系數是指熔融負載質量與爐料質量之間的比率。如圖 所示，使用可移動感應線圈時，LU 系數高達 90% 以上。
結論
在這個案例中充分運用Simcenter MAGNET對感應爐與冷坩堝計算，有利于設計出熔融金屬與爐內坩堝接觸最少的熔爐。這顯著降低了負載污染。
Simcenter MAGNET在三維電磁場求解問題上求解效率高占用計算資源少。
Simcenter MAGNET求解器自帶了電磁-熱耦合分析，可以支持各種類型的電磁加熱相關問題。
Simcenter MAGNET腳本功能十分強大支持進行各種方式的求解調用。
展開 圖 5：在 Simcenter MAGNET 中建模的層壓鐵芯，軋制方向（藍色），橫向（紅色）
為了進行仿真，系統需要軋制和橫向的磁性材料屬性，以及結構屬性作為輸入。
Simcenter MAGNET 2021.1以上版本包含一個數值模型，該模型采用單軸測量數據并將其轉換為各向異性屬性數據。換句話說，系統會自動重建整個 3×3 應變張量。
接頭和交界面處明顯的磁致伸縮力
Simcenter MAGNET中提供的解決方案通過為用戶提供輸入磁致伸縮材料屬性數據以及結構屬性的功能來解決仿真挑戰。
下圖表示磁致伸縮力密度的大小和方向。重要的是，通過查看分享，可以看到層壓的哪些部分正在收縮，哪些部分正在膨脹，從而導致振動。
圖6：磁致伸縮力密度場
如圖6所示，接縫周圍的磁致伸縮力密度最強。這種效應與應變片測量結果一致。圖7顯示了其中一個拐角處的磁致伸縮力密度箭頭圖（L型接頭）。在這里，設計人員可以更清楚地檢查旋轉力場。
圖7：接縫附近的磁致伸縮力密度
事實上，由于硅鋼片之間可能有不同的疊壓方式，接縫區域非常復雜。這些區域通常會發生較大的變形。
磁致伸縮力主要是鐵芯中的內力。然而，磁致伸縮力還有另一個組成部分。這是作用在兩種不同材料之間界面上的力。此力表示接口處存在的不連續性。圖8中的場圖顯示了鐵芯和周圍空氣之間界面上力密度的這一分量。當然，人們不能忽視磁致伸縮力的這一重要組成部分。
圖 8： 磁致伸縮不連續力密度 – （a） 2D 圖，（b） 3D 圖
進一步的振動和噪聲分析
最后，設計人員對由此產生的振動和噪聲感興趣。這需要節點磁致伸縮力作為結構分析軟件中的載荷。節點磁致伸縮力是內力和界面上的力之和。例如，圖 9 中顯示的電抗器力場圖是導出到 Simcenter 3D 用于振動和噪聲研究的節點力。
展開 西門子的Simcenter工具組合提供了一系列的方案，從電磁力的計算，電機結構動力學建模及模型修正，電機輻射噪聲的計算，以及最終計算結果的可視化與問題查找。下面這個視頻是利用Simcenter3D進行電機輻射噪聲計算的流程。
圖5 Simcenter3D電機輻射噪聲計算流程
1 Simcenter Magnet電磁力計算
電機的電磁激勵載荷與電機結構的幾何參數如定子槽數，槽口寬度，氣隙寬度等相關，與材料參數中定子的相對磁導率等，運動參數中的轉速，電路參數中定子繞組的通過電流大小，繞組參數里的繞組分布有關。該部分載荷隨時間/空間分布不同，可以通過西門子的電磁分析工具Simcenter Magnet來獲取，如下圖所示。
圖6 Simcenter Magnet電磁分析
Simcenter3D仿真平臺支持InfolyticaMagnet輸出的unv格式的電磁網格和電磁力，同時也兼容其他主流電磁分析工具輸出的unv格式的電磁網格和電磁力。通常情況下，為了節省電磁有限元分析所需要的時間，在建立電磁分析模型的時候，會采用2D或者對稱模型。Simcenter3D支持2D電磁網格和電磁力的導入，并且提供了由2D擴展到3D的工具，通過該工具可以得到三維電磁網格和三維電磁力。另外電磁網格和結構網格往往都是不一致的，Simcenter3D同樣提供了相應的無損映射算法（Conservative ForceMapping），將電磁載荷由電磁網格映射到網格不一致的結構網格上，并且保證映射的精度。內置的FFT轉化功能，可以將時域信號轉化成頻域信號，并提供完整的信號處理方法（包含樣本采樣、窗函數過濾等）。
展開 西門子的Simcenter工具組合提供了一系列的方案，從電磁力的計算，電機結構動力學建模及模型修正，電機輻射噪聲的計算，以及最終計算結果的可視化與問題查找。下面這個視頻是利用Simcenter3D進行電機輻射噪聲計算的流程。
1、Simcenter Magnet電磁力計算
電機的電磁激勵載荷與電機結構的幾何參數如定子槽數，槽口寬度，氣隙寬度等相關，與材料參數中定子的相對磁導率等，運動參數中的轉速，電路參數中定子繞組的通過電流大小，繞組參數里的繞組分布有關。該部分載荷隨時間/空間分布不同，可以通過西門子的電磁分析工具Simcenter Magnet來獲取，如下圖所示。
圖5 Simcenter Magnet電磁分析
Simcenter3D仿真平臺支持Infolytica Magnet輸出的unv格式的電磁網格和電磁力，同時也兼容其他主流電磁分析工具輸出的unv格式的電磁網格和電磁力。通常情況下，為了節省電磁有限元分析所需要的時間，在建立電磁分析模型的時候，會采用2D或者對稱模型。Simcenter3D支持2D電磁網格和電磁力的導入，并且提供了由2D擴展到3D的工具，通過該工具可以得到三維電磁網格和三維電磁力。另外電磁網格和結構網格往往都是不一致的，Simcenter3D同樣提供了相應的無損映射算法（Conservative Force Mapping），將電磁載荷由電磁網格映射到網格不一致的結構網格上，并且保證映射的精度。內置的FFT轉化功能，可以將時域信號轉化成頻域信號，并提供完整的信號處理方法（包含樣本采樣、窗函數過濾等）。
展開 點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1828931
4.新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
主要內容：Simcenter Magnet電磁力計算、Simcenter3D Correlation&Update 電機結構動力學建模及有限元模型修正、Simcenter3D Acoustics 電機輻射噪聲計算、Simcenter3D 計算結果可視化與問題查找、工程應用案例、小結、展望...
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829335
5.新能源汽車用軸向磁通電機設計與分析
主要內容：軸向磁通電機結構介紹、軸向磁通電機電磁方案設計（電機技術要求、電機主要尺寸確定、電機主要材料選型、永磁體結構設計、永磁體厚度選擇、定子沖片的設計）、電機模型的建立、電機有限元分析（電機磁場分析、氣隙磁密分析、空載反電動勢分析、齒槽轉矩分析、電機額定負載性能分析）、樣機試驗與仿真對比分析、結論...
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829592
6.國內外新能源汽車油冷電機盤點和關鍵技術解析
主要內容：油冷電機的優勢、純電動汽車油冷電機盤點（Tesla model 3、Nidec 150kW 3in1、通用Bolt電驅、大眾MEB電驅動、華為電驅動）、油冷電驅動系統的關鍵技術（油冷系統對電機絕緣材料的要求、車載油冷系統對油品的要求）、殼牌新能源汽車傳動系統潤滑油...
展開 
Simcenter Magnet的相關專題、標簽、搜索
Simcenter Magnet的最新內容
該部分載荷隨時間/空間分布不同，可以通過西門子的電磁分析工具Simcenter Magnet來獲取，如下圖所示。
圖6 Simcenter Magnet電磁分析
Simcenter3D仿真平臺支持InfolyticaMagnet輸出的unv格式的電磁網格和電磁力，同時也兼容其他主流電磁分析工具輸出的unv格式的電磁網格和電磁力。
圖 5：在 Simcenter MAGNET 中建模的層壓鐵芯，軋制方向（藍色），橫向（紅色）
為了進行仿真，系統需要軋制和橫向的磁性材料屬性，以及結構屬性作為輸入。
Simcenter MAGNET 2021.1以上版本包含一個數值模型，該模型采用單軸測量數據并將其轉換為各向異性屬性數據。換句話說，系統會自動重建整個 3×3 應變張量。
結論
在這個案例中充分運用Simcenter MAGNET對感應爐與冷坩堝計算，有利于設計出熔融金屬與爐內坩堝接觸最少的熔爐。這顯著降低了負載污染。
Simcenter MAGNET在三維電磁場求解問題上求解效率高占用計算資源少。
Simcenter MAGNET求解器自帶了電磁-熱耦合分析，可以支持各種類型的電磁加熱相關問題。
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1828931
4.新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
主要內容：Simcenter Magnet電磁力計算、Simcenter3D Correlation&Update 電機結構動力學建模及有限元模型修正、Simcenter3D Acoustics 電機輻射噪聲計算、Simcenter3D
1、Simcenter Magnet電磁力計算
電機的電磁激勵載荷與電機結構的幾何參數如定子槽數，槽口寬度，氣隙寬度等相關，與材料參數中定子的相對磁導率等，運動參數中的轉速，電路參數中定子繞組的通過電流大小，繞組參數里的繞組分布有關。該部分載荷隨時間/空間分布不同，可以通過西門子的電磁分析工具Simcenter Magnet來獲取，如下圖所示。
