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电机

电机是一种应用最为广泛的能量转换装置,按照能量转换方式分为发电机和电动机两个大类。电机是一个集电气、机械、动力学、散热、电子电路、控制系统等众多学科专业于一体的复杂系统。在电机的实际研制过程中,必须进行电机的电磁性能设计、机械性能设计、通风及热设计,研究多学科、多物理场及其多场耦合等方面的问题。


电机

 电机电磁场分析问题


电机中的电磁场问题是复杂的,电磁场在不同媒质中的分布、变化情况决定了电机的运行状态与性能。因此研究电机中的电磁场对分析和设计电机具有重要意义,具体表现如下:


·    电机空间磁密分布、气隙磁密分布

·    电机动态磁场效应

·    电机启动性能

·    电机电磁力/力矩计算

·    永磁体退磁分析

·   涡流分析

·    电机损耗(铜损、涡损、铁损)


电机


电机结构分析问题

   

 结构分析是电机设计最基础的部分。电机要保证正常运行,定转子及相关零部件必须要满足结构的强度、刚度和疲劳寿命需求。电机CAE分析中牵涉众多结构问题,例如电磁力和电磁力矩对转子和定子强度的影响、电磁发热产生的热变形和热应力、电机的装配过程应力等等。此外为保证舒适性,电机振动噪音也需要维持在一定水平,需要评估电机产生的振动是否满足设计和规范要求。

·    定转子、轴等关键零部件强度分析

·    转子临界转速及不平衡力激励分析

·    整体结构振动、噪声

·   电机温升和发热

·   电机装配(过盈配合、螺栓预紧)

·   疲劳寿命

·   轻量化优化

·   考虑电磁力、温度作用下的结构应力分析


电机

 

 电机热、流体分析问题      


电机运行时会产生损耗,导致电机温度升高。过高的温度会影响电机的输出性能,破坏电机安全性能。为了降低电机的工作温度,通常需要给电机配套冷却系统,比如风冷系统,水冷系统、油冷系统等等。冷却系统可以降低电机运行时的温度,将电机的温度控制在合理的范围。


通过热分析以及热与流体的耦合分析,可以计算电机工作时的发热情况和流体对系统的冷却情况,准确模拟电机各部位的温度分布。

·    电机结构温升

·   结构传热与流体散热分析

·    冷却系统(风冷、水冷)设计

·    热变形和热应力


  电机


 电机多物理场耦合分析问题


·   电磁生热(电磁和热的耦合);

·   通风冷却(流场和热的耦合);

·    热应力和热变形(热和结构的耦合);

·    电磁振动(电磁和结构的耦合);

·    振动噪声(电磁、结构和声场的耦合)

·   气动噪声(流场和声场的耦合)

 电机

电机电磁、热、结构多物理场仿真


电机

电机电磁振动噪音分析


2、电机领域相关仿真软件模块


· 几何建模:ANSYS DesignModeler、ANSYS SpaceClaim、Ansys DesignModeler、ANSYS SCDM

· 结构仿真分析:ANSYS Mechanical、Motor - CAD

· 电磁仿真分析: Ansys Maxwell、HPC、DSO、Motor - CAD

· 疲劳寿命分析:ANSYS nCode DesignLife、Ansys Fatigue

· 流体仿真分析:Ansys CFX、Fluent、ICEM CFDHPC、Motor - CAD

· 旋转电机设计专家:RMxprt

· 电磁场仿真分析:ANSYS Maxwell2D/3D

· 机电系统设计:ANSYS Simplorer

· 物理场耦合分析:ANSYS Workbech、Motor - CAD

· 网格处理工具:Ansys Meshing、Fluent Meshing

· 设计优化分析:ANSYS DesignXplorer、Optislang、Genesis

· 设计优化、可靠性和鲁棒性分析:OptiSLang

· 多学科优化和拓扑优化:VR&D Gensis

· 液压控制分析:HypNeu

· 锻造成形仿真:Deform

· 铸造成形仿真:NovaCast

· 作业调度与高性能计算:PERA.Grid、ANSYS HPC

· 协同仿真环境及仿真流程与数据管理:ANSYS Workbench、EKM



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