基于磁链三维有限元分析的轴向间隙电磁制动器设计与仿真

作为2021年3月ATCx电动动力系统虚拟活动的一部分，电机开发小组讨论的记录。面板上有捷豹路虎首席发动机设计工程师Cleef Thackwell的见解;Lars Fredriksson博士，牵牛星全球汽车副总裁;Altair团队经理James Eves;Jonathan Stevens, equipment make高级开发工程师;Andy Jones, HiETA Technologies创新项目经理;赛峰通风系统设计工程师Sergi Riba;以及牵牛星机电解决方案全球业务发展高级总监Vincent Leconte。

Andrew Lawton，智能制造技术的主要研究工程师。安德鲁在SMT工作了近10年的焦点，重点是动力传动系统的动态分析，包括激励力与电机的效果以及齿轮。安德鲁的演示文稿将介绍对EV动力传动系统的NVH分析，特别是关于对Altair助焊剂产生的电机力的反应。  He will illustrate this by looking at how the presence of unbalanced magnetic pull can affect the NVH response by importing the forces from Flux into MASTA.

Altair的VP - 仿真驱动创新博士介绍了电子电机的多物理设计，特别专注于优化性能，包括在定义的驾驶条件下最大化扭矩和功率的努力，同时保持转子应力，电动机振动和电动机一定限度内的温度。我们还将在保时捷和AMG中看到应用于电子电机开发的一些具体示例。

Altair的团队经理James Eves、equipment make的高级开发工程师Jonathan Stevens和HiETA Technologies的创新项目经理Andy Jones讨论了AMPERE，这是一个联合项目，生产一种非常轻的、高效的、低成本的电机，具有非常高的持续功率密度。该联盟将介绍设计这种高性能电机所面临的一些工程挑战，以及如何通过先进的制造技术和仿真驱动设计来克服这些挑战。

赛法兰通风系统设计工程师Sergi Riba，牵牛星全球业务发展- EM解决方案高级总监Vincent Leconte简要介绍。他们一起讨论了航空航天领域电机的发展。

在ATCx Driving Innovation in Electric Powertrain 2021年大会上，CTO Dr. Royston Jones和技术总监Dr. Anthony Hahnel进行了主题演讲。

在这篇发表在《Engine + Powertrain Technology International》2020年秋季版的文章中，牵牛星概述了推进系统设计的整体方法如何使制造商在最大化车辆里程的同时满足性能要求。

变压器的绕组会通过它们携带的电流来体验来自电磁弹的机械负载。电力变压器可能遭受高突然的短路电流。这些短路电流是一个重要的威胁，不仅来自电气而且来自结构完整性的观点。在本文中，进行了耦合电磁和结构力学模拟，以以全面和准确的方式评估短路故障风险。

Altair的仿真驱动设计解决方案组合 - 包括许多其他学科 - 电磁（EM）和电子设计自动化（EDA）。

牵牛星公司业务发展- EM解决方案总监Vincent Leconte在2019年英国电动出行研讨会上介绍。电动马达优化，案例研究:捷豹、路虎、保时捷。电机冷却仿真。

Altair Flux捕获机电设备的复杂性，以精确度优化它们的性能，效率，尺寸，成本或重量，为最终用户带来更好的创新和价值产品。Flux PEC是一种专用环境，可为EMC和电力电子应用，来自小型线焊和PCB轨道电气互连建模，直至汇流栏，电源模块和大型分配交换机。bob电竞官方Flux Peec评估寄生电感和电容，分析当前分布和共振，包括皮肤，接近和电容效果和焦耳损耗的计算，辐射磁场和拉拉普拉斯力。

感应电动机广泛应用于汽车工业。为了增加乘客的舒适度，发动机设计者试图开发新的解决方案，以减少噪声源，即电磁方面的噪音。阻尼器绕组是改善振动和噪声的一种解决方案。在本报告中，LSEE展示了一种有趣的建模方法来评估阻尼绕组对考虑PWM的电机振动声学行为的影响，并将其与测量结果进行比较。*请注意这项技术已获得专利/ WO 2016207166 A1*在SIA-CTTM Automotive NVH Comfort 2018上的LSEE & Altair演示

由于大约40％的电网损耗从电力变压器消失，因此现在有很大的需求来分析电网的这些重要组成部分。Altair Flux 2D / 3D在这些调查中起着关键作用。

永磁轴流大功率风力发电机组(MW级)的设计

MV / HV设备中的绝缘部件建模可实现 - 预测和避免介电击穿 - 计算和最小化电应力HVDC线雷击 - 减少超大

在汽车域中，电流返回的EMC现象发生在宽频带上，这是由于电流的路径在最低频率（几Hz）和媒体频率（数百kHz）之间非常不同。

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。

所有电动机设计人员都知道齿槽扭矩的计算是一个棘手的任务，特别是在3D中。实际上，该变量的幅度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，必须使用特定方法。在Cedrat，由于其经验，应用团队在大多数情况下开发了成功计算齿槽扭矩的方法。本文提出了一种特定的网格方法，用于计算3D非径向电动机的齿槽扭矩。

所有电动机设计人员都知道齿槽扭矩的计算是3D中的一项棘手的任务。实际上，该量的幅度与数值噪声几乎相同。在大多数情况下，古典网格化方法是不够的，必须使用特定方法。在Cedrat，由于其经验，申请团队在大多数情况下开发了成功计算齿槽扭矩的方法。本文介绍了对2D和3D径向电机计算齿槽扭矩的特定网格化方法。它始于一些关于几何定义的一般建议，以便于旨在啮合操作。然后，它呈现了应用于2D SPM电动机的特定网格化方法和3D IPM电机。

本文对集中绕组和分布式绕组的三相永磁同步电机进行了比较研究。本研究的目的是找出具有较佳电磁性能(转矩、效率、反电动势…)的机器。设计了两种输出功率相同、定子和转子外径相同、气隙相同、轴向长度相同的集中和分布绕组的永磁同步电机。利用有限元分析(Flux 2D)对两台机器的性能进行了比较。

在当前的电机能效背景下，越来越多地研究了旋转机器的诊断。设计师寻求包括定子绕组电流，扭矩，泄漏磁场等旋转机器故障的在线，无侵入性诊断和典型签名。在旋转机器的故障中，7至10％位于转子中，其中一些故障是偏心。这些故障产生电磁扭矩振荡：在定子上作用的电磁力，特别是定子绕组，其可以加速其绝缘的磨损。没有排除定子与转子之间的摩擦;这也可以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。我们的磁通2D / 3D / SKEW有限元件可以相当有帮助来预测偏心断层故障的典型签名以及这些缺陷对这些机器的电磁和振动声学性能的影响，这是软件的非常差异的特征。本文的目的是展示使用机械组提供的可能性，展示了使用磁通2D / 3D / Skew的不同偏心率的可行性。

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，似乎比电磁分析对电气工程师更感兴趣。但是，随着充分开发新的设计和材料的要求越来越高，分析电机的热行为已或多或少地成为一种强制性要求，就像电磁设计一样。

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原理（淋浴）：感应加热是加热导电物体而不接触的过程。通过线圈（参见图1）的电流流动产生交替磁场。该字段引起电导体（涡流）中的电流。涡电流的重置取决于电导体中使用的材料的形状，频率和物理性质。除此之外，在感应加热应用中使用的高频率导致称为皮肤效果的现象：所有电流仅集中在边界上。bob电竞官方

对于开关磁阻电机，为了减小电流纹波或迟滞带，通常使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中实现这样一个命令。

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，最大扭矩，低机械共振振动和噪声。为了满足电机设计人员的需求，CEDRAT在2003年开始开发考虑倾斜的工具。对该工具进行了一些改进。歪斜通常通过将机器的活动长度细分为几个2D切片来解释。在Flux最新的歪斜版本中，后期处理直接是一个完整的3D后期处理。

本文使用Cedrat Flux软件介绍了磁静电3D模拟的主要结果，特别是用于新的TMR角度传感器应用。bob电竞官方这种磁传感器今天在汽车电子中部署，以及许多新工业，消费品，医疗，航空电子，防御等应用。bob电竞官方在磁通3D下，研究了磁体几何参数的影响以及传感器定位的机械公差的几个效果，例如气隙和倾斜效果。结果包括可用于TMR的最佳解决方案，以及各种其他角度传感器类型和应用。bob电竞官方

如今，在不考虑热应力的情况下设计电气技术装置越来越困难。在越来越多的应用（电动车辆，电动机bob电竞官方等）中，需要减轻重量和成本，提高效率，同时保持安全性。一种可能性是增加相同设备的电流，因此如何利用热量。这就是为什么要使用新工具交叉检查的传统近似。这些新工具必须快速且精确地运行参数甚至优化分析。当然，热分析已经在磁通套件中获得感应加热，感应硬化，锻造等。已经创建了专用应用以将磁共振稳态与热瞬态分析耦合到热瞬态分析。bob电竞官方什么是新的更容易且更有效地耦合任何类型的磁性应用以热分析。本文审查了在创建不同工具时的热分析，并查看热分析中的最新进展。

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浓缩定子绕组的28极轴向磁通永磁电动机（AFPM）性能的影响。AFPM使用三维有限元方法进行建模。该模型包括机器组件的所有几何和物理特性。

摘要:本文提出了一种有限元方法来研究电容值对网络逆变器馈电的永磁分容感应电动机磁噪声的影响。采用Flux2D有限元软件对4极、24个定子槽、30个转子槽的感应电机进行建模，确定作用在定子上的磁力的幅值和频谱。将Flux2D与Matlab/Simulink进行耦合，考虑了逆变电源的影响。结果与噪声测量的结果进行了比较。

本文介绍了永磁直线电机的特点、控制及应用。bob电竞官方它的目标是在基于有限元的软件Flux2D中建立一个线性机器模型。有限元模型由8个极点和9个槽组成，其中极点的周期性用来模拟无限行程长度。并对空载和标称负载情况进行了仿真，验证了模型的有效性。在空载时，模拟齿槽力为1.1N

消除结构部件的热点，降低结构部件的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方法计算了夹紧架、变压器水箱和电磁屏蔽内的涡流损耗。采用表面阻抗法对夹紧架、变压器油箱和电磁屏蔽进行了建模。本文分析了电磁屏蔽和磁分流对降低变压器缸内涡流损耗的影响。

本文研究了电感曲线的离散化对带阻尼线圈和搜索线圈的同步发电机耦合电路模型的影响。采用二维有限元方法计算了各耦合电路在静磁条件下不同转子位置的自电感和互感。

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(ev)的重大研究。牵引电气化在效率、扭矩、功率密度、功率分布等方面都有很高的要求

提出了一种适用于电力电子器件互连建模的局部元件等效电路(PEEC)方法。尽管这种方法已经广为人知，但这项工作的独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感应加热的效率，提出了一种创新的直流感应加热概念[1-3]。在这种方法中，钢坯被强迫在一个横向的直流磁场中通过一个电机驱动

摘要磁控制器(集中器，铁芯，屏蔽器，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. Nemkov, R. Goldstein)[1]报告中描述了线圈铜的预测和研究。利用Flux 2D计算机仿真程序进行了研究。

本文提出了管道感应焊接过程的两种仿真策略。采用三维有限元模型求解电磁与热耦合问题。结果功率密度和温度分布进行了比较。所述策略可用于设计管式感应焊接装置，并验证焊接过程的主要参数，即焊接速度、频率、比功率和总功率的影响。