電磁場與磁路的案例
Comsol基于場路耦合的三相電力變壓器電磁場計算
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Comsol基于場路耦合的三相電力變壓器電磁場計算
關鍵詞：電力變壓器；電磁性能；場路耦合；有限元；數值計算
1. 基于有限元法三維場路耦合數學模型
1.1 基礎理論
電磁場理論的基礎是麥克斯韋方程組，它適用于所有宏觀電磁現象的描述，是工程電磁場問題的數學基礎。麥克斯韋方程組一共包含四個方程，如下方程所示，分別描述了安培定律、法拉第電磁感應定律、高斯電通定律和高斯磁通定律。
上述方程表示為麥克斯韋方程組的積分形式，可將其寫成微分形式，如下方程所示，通過麥克斯韋方程組的微分形式便可以推導出有限元法處理電磁場問題的微分方程。
電磁場理論可以分為似穩電磁場和高頻電磁場兩大類，在高頻電磁場中觀察點場強的變化要滯后于場源的變化；而似穩電磁場的主要特征表現在場源隨著時間的變化很慢，從而使得相應電磁波的波長遠大于計算域的幾何尺寸，場點跟隨場源的變化速度便是兩類問題之間的主要區別。似穩電磁場憑著其場點跟隨場源的變化規律，可用于研究頻率較低而且能夠滿足似穩條件的電磁場問題。人們的生產生活所用電磁設備中的電磁場大多屬于似穩態電磁場。在似穩態電磁場中，麥克斯韋方程組中的位移電流密度項很小，與傳導電流密度相比可以對其進行忽略。因此在對似穩態電磁場問題進行求解分析時，可以忽略電場隨時間變化所產生的磁場，只針對磁場隨時間變化產生的電場進行分析，從而將電磁問題簡化。如果所要求解的似穩電磁場中含有導電材料，則這樣的電磁場又稱為渦流場。在對渦流場的問題進行求解時，往往不便于直接利用麥克斯韋方程進行，因此為更好的求解渦流場問題，在計算時需要在麥克斯韋方程中引入不同的電磁位，將引入的磁位和電位作為未知函數，建立偏微分方程，并進行后續求解。
展開 【3月22-25日 長沙】Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲 多場耦合仿真
背景
眼下電磁和機電設備設計工程師們正面臨持續增長的競爭壓力：產品要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足機電產品工程師的仿真設計需求，提升高品質產品設計能力。Maxwell已集成到ANSYS先進的仿真平臺Workbench中，Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析產品，可以在產品設計階段就能減少產品問題。
ANSYS多物理場解決方案能幫助工程師單獨和綜合分析多種物理力的效果，從而根據需要得到最高保真度的解。ANSYS能夠提供博大精深、經過實踐驗證的求解器技術。將上述求解器技術應用于多物理場仿真，是許多工程師下一步工作的選擇。為此，特舉辦“ANSYS Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲多場耦合仿真”培訓。 詳情請參見第四部分“內容大綱”。
時間地點
時間：2019年3月22日-3月25日（第一天報到，授課3天）
地點：湖南*長沙
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經驗，具備電磁熱等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術咨詢服務，扎實的電磁和數值計算理論基礎；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等項目經驗。培訓40多場次，學員上千人。
內容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 新能源電機電磁、磁熱、震動、噪聲多場耦合
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓-.pdf
新能源電機電磁、磁熱、震動、噪聲多場耦合
尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 
新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓.pdf
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓-高曉龍.pdf
【11月16-19日 杭州】“電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”進階課程
“電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”進階課程
一、課程背景：
眼下電機設計工程師們正面臨持續增長的競爭壓力：產品要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機產品工程師的仿真設計需求，提升高品質產品設計能力。
我們知道電機內存在多種不同類型的多場耦合系統，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學科相互影響。需要運行多場耦合系統，進行精確仿真，弄清各場的分布規律及其控制技術，在此基礎上對各種參數進行綜合分析比較和優化，這是新的電機研究方向。對現下電機設計工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計算加經驗修正已經滿足不了當下的競爭需求，電機工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這可以說是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設計需求，提升高品質電機設計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析電機，得到其電磁場、熱場、振動等結果。特舉辦“ANSYS-Maxwell電磁仿真及多物理場”工程應用培訓。
二、增值服務：
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名享受9折優惠；同一單位3人以上（含）報名享受8.5折優惠；
課程結束后贈送10套學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
展開 【10月18-21日】變壓器、電磁閥等機電產品Maxwell和Simplorer場路耦合工程應用專題
一、給方法解決以下關鍵問題：
1、仿真分析結果主要在于經驗積累，12年以上正脈工程應用專家帶你答疑解惑
2、有效掌握變壓器、電磁閥機電產品Maxwell和Simplorer場路耦合工程分析方法+實操模型訓練
3、所有實例緊緊圍繞變壓器、電磁閥等機電產品Maxwell和Simplorer場路耦合工程分析為核心目標，進行實操模擬訓練
二、12個實例模型貼近工程實戰操作：
實例01：螺旋線圈磁場仿真
實例02：磁場類型問題分析
實例03：電場類型問題分析
實例04：電動機2D場分析
實例05：電磁閥3D場分析
實例06：穩壓電路分析
實例07：直流電動機電流和速度控制分析
實例08：三相PWM整流橋電動機C模型分析
實例09：電磁制動器場路耦合分析
實例10：無線充電器場路耦合分析
實例11：永磁電機場路耦合分析
實例12：電磁爐場路耦合分析
三、差異化、效果保證：
1、實戰：專注CAE仿真計算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項目工程案例
2、原理：帶領學員訓練實操過程，注重步驟和設置原理
3、系統：7600+學員反饋、工程實例更新與精選，形成系統的版權知識體系
4、響應：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果：所有學員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件、操作指導與反饋
四、增值服務
持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
展開 一文了解基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
這要求電機設計必須兼顧電磁性能、溫升性能以及機械設計等方面的多物理場性能，同時還要考慮電機的成本、研發周期等因素，如何在最短的時間內將一款高性能、低成本的電機產品推向市場是目前各大電機廠商面對的難題。
現代電機設計是一個典型的多學科、強耦合、多變量、非線性的問題，在其中多學科分析和優化設計扮演了非常重要的角色。電機設計工作的特點要求設計工具需要具有以下幾方面特征：
兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度，提供專業的前、后處理功能
電磁和熱的耦合分析必須快速高效以滿足產品研發周期的需求
電機機械強度的分析需要在電磁設計階段同時進行，以減少設計迭代
將同時具有以上特征的設計工具與優化工具相結合，工程師便可以兼顧電磁、熱、機械性能，在電機設計初期獲得較好的設計方案，為后面的精確分析與優化奠定基礎。
Ansys解決方案：
Ansys Motor-CAD 集成了電磁場有限元法、磁路法、熱路法、結構有限元法，20 年積累的豐富電磁熱計算經驗數據，有效提升了不同種類、不同冷卻型式電機電磁與熱計算的效率。借助Motor-CAD與optiSLang，電機工程師可以在概念設計階段快速評估設計參數對電磁、熱、機械強度的綜合影響，在最短時間內給出電機最佳初始設計方案，另外借助Motor-CAD與Maxwell、Twin Builder之間的軟件接口，工程師可進一步對初始設計方案進行電磁場高精度分析、系統級場路協同仿真分析。
展開 
行業應用方案 | 基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
這要求電機設計必須兼顧電磁性能、溫升性能以及機械設計等方面的多物理場性能，同時還要考慮電機的成本、研發周期等因素，如何在最短的時間內將一款高性能、低成本的電機產品推向市場是目前各大電機廠商面對的難題。
現代電機設計是一個典型的多學科、強耦合、多變量、非線性的問題，在其中多學科分析和優化設計扮演了非常重要的角色。電機設計工作的特點要求設計工具需要具有以下幾方面特征：
兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度，提供專業的前、后處理功能
電磁和熱的耦合分析必須快速高效以滿足產品研發周期的需求
電機機械強度的分析需要在電磁設計階段同時進行，以減少設計迭代
將同時具有以上特征的設計工具與優化工具相結合，工程師便可以兼顧電磁、熱、機械性能，在電機設計初期獲得較好的設計方案，為后面的精確分析與優化奠定基礎。
Ansys解決方案
Ansys Motor-CAD 集成了電磁場有限元法、磁路法、熱路法、結構有限元法，20 年積累的豐富電磁熱計算經驗數據，有效提升了不同種類、不同冷卻型式電機電磁與熱計算的效率。借助Motor-CAD與optiSLang，電機工程師可以在概念設計階段快速評估設計參數對電磁、熱、機械強度的綜合影響，在最短時間內給出電機最佳初始設計方案，另外借助Motor-CAD與Maxwell、Twin Builder之間的軟件接口，工程師可進一步對初始設計方案進行電磁場高精度分析、系統級場路協同仿真分析。
展開 干貨·詳解永磁電機
03
永磁電機的相關注意事項
1 、磁路結構和設計計算
為了充分發揮各種永磁材料的磁性能，特別是稀土永磁的優異磁性能，制造出性價比高的永磁電機，就不能簡單套用傳統的永磁電機或電勵磁電機的結構和設計計算方法，必須建立新的設計概念，重新分析和改進磁路結構。隨著計算機硬件和軟件技術的迅猛發展，以及電磁場數值計算、優化設計和仿真技術等現代化設計方法的不斷完善，經過電機學術界和工程界的共同努力，現已在永磁電機的設計理論、計算方法、結構工藝和控制技術等方面取得了突破性進展，形成了以電磁場數值計算和等效磁路解析求解相結合的一整套分析研究方法和計算機輔助分析、設計軟件，并正在不斷完善中。
2、 控制問題
永磁電機制成后不需外界能量即可維持其磁場，但也造成從外部調節、控制其磁場極為困難。永磁發電機難以從外部調節其輸出電壓和功率因數，永磁直流電動機不能再用改變勵磁的辦法來調節其轉速。這些使永磁電機的應用范圍受到了限制。但是，隨著MOSFET、IGBT等電力電子器件和控制技術的迅猛發展，大多數永磁電機在應用中，可以不必進行磁場控制而只進行電樞控制。設計時需要把稀土永磁材料、電力電子器件和微機控制三項新技術結合起來，使永磁電機在嶄新的工況下運行。
3、 不可逆退磁問題
如果設計或使用不當，永磁電機在過高（釹鐵硼永磁）或過低（鐵氧體永磁）溫度時，在沖擊電流產生的電樞反應作用下，或在劇烈的機械震動時有可能產生不可逆退磁，或叫失磁，使電機性能降低，甚至無法使用。因而，既要研究開發適于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩定性的方法和裝置，又要分析各種不同結構形式的抗去磁能力，以便在設計和制造時，采用相應措施保證永磁電機不失磁。
展開 卓越產品最佳應用 | Ansys 行業應用方案系列巡展
借助Motor-CAD與optiSLang，電機工程師可以在概念設計階段快速評估設計參數對電磁、熱、機械強度的綜合影響，在最短時間內給出電機最佳初始設計方案，另外借助Motor-CAD與Maxwell、Twin Builder之間的軟件接口，工程師可進一步對初始設計方案進行電磁場高精度分析、系統級場路協同仿真分析。
卓越產品最佳應用 | Ansys 行業應用方案系列巡展
借助Motor-CAD與optiSLang，電機工程師可以在概念設計階段快速評估設計參數對電磁、熱、機械強度的綜合影響，在最短時間內給出電機最佳初始設計方案，另外借助Motor-CAD與Maxwell、Twin Builder之間的軟件接口，工程師可進一步對初始設計方案進行電磁場高精度分析、系統級場路協同仿真分析。
