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【干货】基于现代工程仿真技术的电机设计及有限元分析(多图)
发布:2018-3-13


详细介绍:


随着电气化和产品智能化水平的提高,电机、变压器以及高低压电器在各种装备和生活中的应用越来越多,电机和电器朝着容量大型化、体积小型化以及智能化的方向发展。现今的电机电器设计面临着更复杂的技术挑战,只有充分运用现代工程仿真技术才能应对这些挑战。


典型应用领域


1) 电磁仿真。电磁仿真在电机电器设计中扮演非常重要的角色,电磁仿真可以预测电磁转换的效率、各个部件的损耗和发热量、电磁力/力矩等参数,是进一步进行热仿真和结构仿真的基础;

2) 电场仿真。随着电器设备容量和工作电压的提高,电场仿真的必要性性更加迫切,电场仿真能够预测设备的绝缘性、放电和击穿的可能性等性能指标;

3) 热仿真。过热会使电机的可靠性降低,甚至于烧毁,因此热分析与热设计在电机电器设计中非常重要,热分析可以优化冷却方案,改善冷却效果。

4) 结构强度、疲劳仿真。利用结构分析软件研究电机电器在机械载荷和热载荷作用下的强度、刚度、振动和疲劳寿命,可提高设备的可靠性。

5) 噪声分析。模拟结构振动噪声和电磁噪声。 


电磁仿真


 稳态磁场分析: 激励不随时间变化,如永磁体的磁场、稳恒电流产生的磁场等

 谐性磁场分析: 激励按正余弦规律变化,如感应式电机

 瞬态磁场分析: 激励随时间无规律变化


     

      


混合励磁车用发电机



      三维电磁场有限元网格




    发电机永磁励磁的磁密分布




转子磁感应强度矢量左视图

转子磁感应强度矢量右视图



           

定子磁感应强度矢量值



定子磁场强度标量值

定子磁场强度矢量值


转子磁场强度矢量


通过温度场计算,得到电机整机或部件的温度分布、热量的获取和损失、热梯度、热流密度等.


稳态温度场分析:热源不随时间变化

瞬态温度场分析:热源随时间变化


定子铁心与机座温度分布


上机架和定子温度分布


 电机流场分析


电机结构分析

部件刚强度计算

接触应力计算
固有频率计算
动态响应计算
临界转速计算


电机结构有限元模型


高速发电机转子轴应力计算



发电机转子轴应力计算



定子和上机架联合计算




正常运行工况结构综合应力

正常运行工况结构径向变形



半数磁极短路工况结构综合应力

半数磁极短路工况结构径向变形


     

下机架有限元模型图 



结构应力分布云图 

载荷:水推力、机组转动、部分总重量


定子铜环引线结构强度计算 


循环对称模型




定子铜环引线结构整体应力分布 
短路工况,铜环引线发热



定子铜环引线支架应力分布

定子铜环引线结构变形分布 

主轴法兰强度分析 



发电机最大容量时主轴法兰应力强度        

发电机半数磁极短路工况时主轴法兰应力强度 
联轴器应力和紧量计算


汽轮发电机转子齿头和槽楔应力计算


     计算模型应力分布



发电机端部振动模态分析


俄制500MW汽轮发电机定子端部振动模态分析


 电磁干扰力下的定子振动

              定子铁心的各个部位响应值曲线


临界转速计算 

传递矩阵法计算






有限元法计算



重磅利好

2018第十六届深圳国际小电机磁性材料展(5.17-19)再获国家精密微特电机工程技术研究中心(国家科技部及贵州省共商共建)及中国电子材料行业协会磁性材料分会(绵阳九所)共同主办及重点合作,共同举办同期“微特电机行业发展及技术论坛”、“中国磁性材料行业发展论坛”,并设置军民融合展区一千方。吸引超过1000名企业决策及技术人士参加,展会跃升国内最佳交流平台、业界必参!咨询热线:020-29193568

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