使用Flux®的集中式和分布式绕组的比较研究

为了降低能耗，效率是设计人员寻求优化电机的一个关键标准。作为对电磁分析的补充，从第一个设计阶段开始研究温度如何影响机器性能的热特性是必不可少的。为了获得接近实际工况的结果，电机控制和电流谐波产生的电气变换器和控制算法不能忽视。

在这篇发表在2020年秋季国际发动机+动力系统技术期刊上的文章中，Altair概述了推进系统设计的整体方法如何使制造商能够满足性能要求，同时最大限度地扩大车辆范围。

变压器的绕组由于它们所携带的电流而受到电磁力的机械负载。电力变压器会遭受突然的高短路电流。这些短路电流是一个重大的威胁，不仅从电气，而且从结构完整性的观点。本文通过电磁和结构力学耦合模拟，全面准确地评估了短路故障风险。

高精度传感器和编码器是电机驱动不可缺少的组成部分，极大地影响了系统的质量和效率。需要一种目的驱动的模拟方法来考虑这些复杂多域系统中的所有物理相互依赖关系。

感应电动机（IM）广泛应用于各行各业。为确保其速度控制，IM将提供脉冲宽度调制（PWM）。这种电源会影响电机的效率，降低电机的振动声性能，产生噪声干扰。为了应对这些技术挑战，确保用户获得最佳的声学舒适性，有必要在设计的早期阶段设计一种安静的电动马达。本文的第一个目的是提出一种新的降低感应电机PWM供电噪声和振动的方法。提出的方法允许被动减少感应电机中的气隙磁通密度谐波。第二个兴趣，是展示一种新的方法来分析PWM馈电IM的振动-声学行为。该方法是完全有限元计算。最后，本文的第三个兴趣是比较所提出的有限元方法、磁振声耦合和测量的噪声和振动结果。测量结果与计算结果吻合良好。

如今，只需通过查看电机作为孤立的单位即可开发电子电机;必须满足关于整合到完整电动或混合动力传动系统和感知质量的紧密要求。多学科和多体液优化方法可以同时为多个完全不同的设计要求设计电子电机，从而避免串行开发策略，其中需要更大数量的设计迭代来满足所有要求和不利的设计妥协需要被接受。

本文所描述的项目是针对保时捷公司的电动马达的多物理设计。Altair的模拟驱动方法支持使用一系列相互建立的优化密集阶段开发电动马达。这篇技术论文提供了保时捷股份公司的高级传动系统开发团队如何与Altair一起应对在电动马达开发中提高总体设计平衡的挑战的见解。

如今，大多数产品都是先进技术的复杂机电结合，将电气部件与控制器和嵌入式软件混合在一起。为了有效地管理创新产品，组织正在转向基于模型的开发方法，用于概念研究、控制设计、多领域系统仿真和优化。为了满足这一需求，Altair的模拟和优化套件旨在通过其多学科的软件工具和咨询服务，改变整个产品生命周期的设计和决策。

本文描述了使用Altair工具（如同步永磁电机磁通）EM FEA分析和HyperStudy最小化电力牵引用典型IPM电机（如丰田普锐斯2010 IPM电机）钕铁硼磁体重量的过程。

在电机中，转矩是由电磁力产生的，电磁力也会引起定子的一些寄生振动。这些振动会激励电机固定的机械结构并产生声音。在设计电机时，必须从一开始就考虑到这一点，因为这取决于为电机供电的电流的谐波含量、转子和定子的形状以及电气频率与结构固有机械模式的相互作用。为了模拟这种现象，必须在电磁计算和振动分析之间建立耦合。为了降低噪声，还可以加入一些优化过程。在下面的内容中，它显示了牛郎星超新星组曲；特别是FluxTM、OptiStruct®、HyperMesh®和HyperStudy®产品已成功用于燃油泵永磁电机降噪的多物理优化。

由于大约40%的电网损耗是由电力变压器损耗的，因此现在非常需要对这些电网的重要部件进行分析。Altair Flux 2D / 3D在这些调查中发挥了关键作用。

在汽车领域，电流返回的EMC现象发生在一个宽频带，这是由于在最低频率(几个Hz)和中等频率(几百kHz)之间电流跟随的路径非常不同。

剩磁是剩下所有电流的剩余物，铁芯中仍然存在一些助焊剂密度。这通常是磁通密度的接近路径的情况，尤其是在U或E形器件中。为了摆脱这种效果，添加所谓的remanent气块有时是有用的。本文介绍了我们已纳入助焊剂以模拟由于滞后而模拟这种效果的内容。

所有电机设计者都知道，齿槽转矩的计算是一个棘手的任务，特别是在3D。事实上，这个变量的振幅几乎与数值噪声相同。在大多数情况下，传统的网格方法是不够的，必须使用特定的方法。在CEDRAT，由于其经验，应用团队已经开发出了在大多数情况下成功计算齿槽转矩的方法。本文提出了一种计算三维非径向电机齿槽转矩的具体网格方法。

所有电机设计者都知道齿槽转矩的计算是一个棘手的任务在3D。事实上，这个量的振幅几乎与数值噪声相同。在大多数情况下，传统的网格划分方法是不够的，必须使用特定的方法。在CEDRAT，应用团队凭借其经验开发出了在大多数情况下成功计算齿槽转矩的方法。本文提出了一种计算二维和三维径向电机齿槽转矩的具体啮合方法。它以一些关于几何形状的定义的一般性建议开始，以便于网格化操作。然后，介绍了具体的网格划分方法应用于二维SPM电机和三维IPM电机。

在目前电机能效研究的背景下，旋转电机的诊断研究越来越多。设计人员力求将转子绕组电流、转矩、漏磁场等故障的在线、无创诊断和典型特征包括在内。在旋转机械的故障中，7 - 10%位于转子，其中一些故障是偏心距。这些故障会产生电磁转矩振荡:作用在定子上的电磁力，特别是定子绕组，会加速其绝缘的磨损。不排除定子和转子之间的摩擦;这也可能对轴承产生不利影响。在文献中，我们经常发现三种类型的怪癖:静态、动态和混合。我们的Flux 2D/3D/Skew有限元解可以相当有助于预测偏心故障的典型特征，以及这些缺陷对这些机器的电磁和振动声学性能的影响，这是该软件的一个非常显著的特征。本文的目的是展示不同的偏心通量2D/3D/歪斜的可行性，感谢机械组提供的可能性。

在文献中，我们可以找到两种方法来进行诊断：模型方法 - 自动化工程师的特定方法。根据所采用的机制，我们可以将三个分支区分开在这种方法中：通过分析冗余和参数估计来监测观察者。信号方法 - 该方法基于可测量的信号数据，例如电流，扭矩，杂散通量，噪声和振动，温度。该方法的原理是寻找健康或故障操作独特的频率。电动旋转机器中的缺陷可以诱导其他现象，例如噪音和振动，并且可能是定子与转子之间的摩擦等其他故障，或者加速的绝缘体。

电机的热分析和相关的流体动力学计算，与机械工程学科相关的任务，似乎更感兴趣的电气工程师比电磁分析。但是，随着对新设计和新材料的充分开发的要求越来越高，对电机的热行为进行分析已或多或少地成为一种强制性要求，其程度不亚于电磁设计。

非接触式能源转移（CET）系统用于许多工业领域。这些包括输送机，手推车，存储和检索单位，行李处理，电池充电站，手机和医疗植入物。能量转移模型与传统的变压器非常相似，除了初级和次级绕组和部分或不存在的铁磁性闭合路径之间的弱耦合。电感耦合通常在几MW到几百千瓦的范围内使用。

感应加热和强制冷却(淋浴)原理:感应加热是对不接触的导电物体进行加热的过程。流过线圈的电流(见图1)产生一个交变磁场。这个磁场在导电体中感应电流(涡流)。涡流的再分配取决于电导体的形状、频率和在电导体中使用的材料的物理性质。此外，感应加热中使用的高频会引起一种叫做集肤效应的现象:所有的电流只集中在边界上。bob电竞官方

对于开关磁阻电动机，为了减小电流纹波或磁滞带，通常采用斩波器来控制特定的电流指令。我们建议在这个示例中（参见图1）了解如何使用groovy语言在Flux中实现这样的命令。

要求：旋转电机设计人员要求高可靠性、最小功率损耗、最大功率、最大转矩和低机械共振振动和噪声。为了满足电机设计人员的需要，CEDRAT于2003年开始开发考虑倾斜的工具，并对该工具进行了一些改进。歪斜通常是通过将机器的有效长度细分为几个二维切片来解释的。在Flux的最新版本中，后处理直接是一个完整的3D后处理。

本文介绍了利用CEDRAT Flux软件进行静磁三维仿真的主要结果，特别是针对新型TMR角传感器的应用。bob电竞官方这种磁性传感器如今被应用于汽车电子，以及许多新的工业、消费产品、医疗、航空电子、国防和其他应用领域。bob电竞官方在Flux 3D下，研究了磁体几何参数和传感器定位机械公差的影响，如气隙效应和倾斜效应。结果包括对TMR有用的最佳解决方案，以及其他广泛的角度传感器类型和应用。bob电竞官方

目前，不考虑热应力的电工器件设计越来越困难。在越来越多的应用中(电动汽车，电动bob电竞官方飞机等)，需要减轻重量和成本，提高效率，同时保持安全性。一种可能的方法是增加同一装置的电流，从而如何散热。这就是为什么传统的近似需要用新工具进行交叉检查的原因。这些新工具必须快速和精确，以便运行参数甚至优化分析。当然，热分析已经在感应加热，感应硬化，锻造等Flux套件中可用。例如，已经创建了专门bob电竞官方的应用程序来耦合磁交流稳态和热瞬态分析。新的是更容易和更有效地耦合任何类型的磁应用到热分析。本文回顾了热分析是什么，当不同的工具被创建时，并介绍了热分析的最新进展。

热分析是设计电机时的关键因素。我们建议将瞬态应用中的电磁和热方面的研究与有限元方法（FEM）联系起来，以提高电动机的热状态。当电磁响应时间与热响应时间不同，原始方法用于提取一个磁损耗（焦耳和铁损耗）的平均值，并将它们用作瞬态热分析的输入。因此，提取电动机不同部件的温度，并作为下一个电磁计算的输入。

本文介绍了气隙变化对集中定子绕组的28极轴向磁通永磁电机性能的影响。采用三维有限元法对AFPM进行建模。该模型包括机器部件的所有几何和物理特性。

文摘：本文提出了一种用有限元法研究电容值对网馈式和逆变式永磁分裂电容异步电动机磁噪声影响的方法。采用Flux2D有限元软件对一台4极、24个定子槽和30个转子槽的异步电动机进行建模，以确定作用在定子上的磁场力的幅值和频谱。将Flux2D与Matlab/Simulink耦合，考虑了逆变电源的影响。将所得结果与在所研究电机上进行的噪声测量结果进行了比较。

本文介绍了永磁直线电机的特点、控制及应用。它的目标是在有限元软件Flux2D中开发一个线性机器模型。有限元模型由8个极点和9个狭缝组成，用极点的周期性来模拟有限的行程长度。通过对空载和额定负载的仿真，验证bob电竞官方了模型的有效性。在空载时，对齿槽力进行了模拟，发现齿槽力为1.1N

消除结构件中的热点和降低涡流损耗是变压器设计的重要组成部分之一。本文采用三维有限元法计算了夹持架、变压器箱和电磁屏蔽中的涡流损耗。采用表面阻抗法对夹持架、变压器箱和电磁屏蔽进行了建模。分析了电磁屏蔽和磁分流对降低变压器油箱涡流损耗的作用。

本文研究了电感曲线离散化对带阻尼绕组和搜索线圈的同步发电机详细耦合电路模型的影响。采用二维有限元法计算了不同转子位置的静磁耦合电路的自感和互感。

化石燃料发动机对能源安全和环境污染的日益关注推动了电动汽车的重要研究。牵引电气化对效率、转矩和功率密度等方面的要求很高

提出了一种基于部分元件等效电路（PEEC）的电力电子器件互连建模方法。尽管这种方法已经广为人知，但这项工作的原创性在于它用于模拟呈现工业复杂性的设备。

近年来，为了提高低电阻率金属坯料的感应加热效率，人们提出了一种新颖的直流感应加热概念[1-3]。在这种方法中，通过电机驱动，钢坯被迫在横向直流磁场中旋转

抽象的。磁场控制器（集中器、磁芯、屏蔽、分流器）的温度控制是感应线圈设计的重要组成部分。在“冷却条件对感应线圈铜温度的影响”（V。内姆科夫，R。戈尔茨坦[1]。这项研究是使用通量二维计算机模拟程序。

提出了两种管道感应焊接过程的仿真策略。采用三维有限元模型，解决了电磁热耦合问题。比较了由此得到的功率密度和温度分布。所报告的策略可用于设计管道感应焊接装置，并验证焊接速度、频率、比功率和总功率等主要工艺参数的影响。

2012年通量会议报告

2012年通量会议报告

2014年助焊会议演示

Yasmine GABI医生Bernd Wolter医生Olivier Martins医生Andreas Gerbershagen

即使在没有定子电流的情况下，永磁同步机的空气间隙中的空气间隙中的空气间隙的变化也会在其永磁体中引起涡流损耗。本文提出了一种新的分析方法，可以使用引入的空气间隙磁通密度分布引入的渗透变化向量函数来分析这些损失，以考虑定子齿。

在2013年助势会议上提出