带通量®的鼠笼式感应电动机稳态热分析

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《发动机+动力总成技术国际》(Engine + Powertrain Technology International) 2020年秋季版的一篇文章中，Altair概述了推进系统设计的整体方法是如何使制造商在最大限度提高汽车续航里程的同时满足性能要求的。

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)广泛应用于各个行业。为了确保他们的速度控制，IM将提供脉冲宽度调制(PWM)。这种电源会影响电机的效率，降低电机的振声性能，产生噪声干扰。为了解决这些技术挑战，并确保用户的最佳声学舒适度，有必要在设计的早期阶段设计一个安静的电机。本文的第一个目的是提出一种降低感应电机PWM电源噪声和振动的新方法。所提出的方法允许被动地减少感应电机的气隙磁通密度谐波。其次，提出了一种新的分析压敏材料馈电激振器振声特性的方法。该方法为全有限元计算。最后，本文的第三个兴趣是比较所提出的有限元方法、磁-振-声耦合和实测之间的噪声和振动结果。测量结果和计算结果之间有很好的一致性。

今天，一个电动机不能仅仅把它看作一个孤立的单元来开发;严格要求集成到完整的电动或混合动力传动系统和感知质量必须满足。多学科和多物理优化方法使得同时为多个完全不同的设计要求设计电机成为可能，从而避免了串行开发策略。需要大量的设计迭代来满足所有需求，并且需要接受不理想的设计妥协。

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来进行概念研究、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。

本文介绍了使用Altair工具如Flux for synchronous permanent magnet motor、emfea analysis和HyperStudy来最小化典型IPM电机(如丰田普锐斯2010型IPM电机)的钕铁硼磁体重量的过程。

在电机中，扭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。这些振动激励了固定马达的机械结构并产生声音。在设计电机时,必须考虑这方面从一开始就因为它取决于电流的谐波含量,饲料机、转子和定子的形状,交互的电频率与自然机械结构的模式。为了模拟这种现象，必须建立电磁计算和振动分析之间的耦合。为了减少噪声，还可以添加一些优化程序。在下面，它显示了如何Altair HyperWorks套件;具体而言，FluxTM、OptiStruct®、HyperMesh®和HyperStudy®产品已成功用于对燃油泵永磁电机进行多物理优化降噪。

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。

剩磁是当所有电流被移除时所剩下的，在铁芯中仍然有一些磁通密度。这种情况经常出现在通量密度接近路径的情况下，特别是在U型或E型器件中。为了消除这种效果，有时添加一个所谓的剩余气隙是有用的。本文解释了我们已经纳入通量模型的滞后效应。

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。

本文对集中绕组和分布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更好的电磁性能(扭矩、效率、反电动势…)的机器。设计了两个具有相同输出功率、定子和转子外径、气隙、轴向长度的集中绕组和分布式绕组的永磁同步电动机。利用有限元分析(Flux 2D)比较了两种机器的性能。

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进行诊断:模型方法-一种自动化工程师专用的方法。根据所采用的机制，该方法可以区分为3个分支:观察者监测、分析冗余和参数估计。信号方法-这种方法是基于可测量的信号数据，如电流，扭矩，杂散磁链，噪声和振动，温度。这种方法的原理是寻找健康或故障操作特有的频率。电机的故障可以引起其他现象，如噪音和振动，可能的其他故障，如定子和转子之间的摩擦或绝缘加速磨损。

非接触能量转移(CET)系统在许多工业部门使用。其中包括传送带、手推车、存储和检索单元、行李搬运、电池充电站、移动电话和医疗植入物。除了一次绕组和二次绕组之间存在弱耦合以及部分或不存在铁磁闭合路径外，能量传递模型与传统的变压器非常相似。电感耦合通常用于从几兆瓦到几百千瓦的范围。

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

对于开关磁阻电机，通常使用斩波器来控制电流，以减小电流纹波或磁滞带。我们建议在这个例子中(参见图1)看看如何使用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在2003年开始开发考虑Skew的工具。这个工具已经做了一些改进。歪斜通常是通过将机器的活动长度细分为几个2D切片来解释的。在最新的Flux的Skew版本中，后期处理直接是一个完整的3D后期处理。

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一个关键因素。我们建议将瞬态应用中的电磁学和热学方面的研究与有限元法(FEM)结合起来，以更高的精度表示电机的热状态。由于电磁响应时间与热响应时间不同，采用原始方法提取一个磁周期损耗(焦耳损耗和铁损耗)的平均值，作为瞬态热分析的输入。因此，提取电机不同部位的温度，并带回作为输入，以进行下一步的电磁计算。

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。

摘要:本文提出了一种有限元方法，研究了电容值对网络和逆变馈的永磁分体式电容感应电动机磁噪声的影响。采用Flux2D有限元软件对一台4极、24个定子槽和30个转子槽的异步电机进行建模，确定了作用在定子上的磁力的幅值和频谱。通过将Flux2D与Matlab/Simulink耦合，考虑了逆变电源的影响。并与所研究电机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、控制方法和应用。bob电竞官方其目的是在基于有限元的软件Flux2D中开发一个线性机床模型。有限元模型由8个极点和9个槽组成，利用极点的周期性来模拟无限旅行长度。同时对空载和公称负载工况进行了仿真，验证了模型的有效性。在空载时，模拟齿槽力，发现是1.1N

消除热点，降低结构部件的涡流损耗是变压器设计的重要组成部分。本文采用三维有限元方法计算了夹紧架、变压器油箱和电磁屏蔽中的涡流损耗。采用表面阻抗法建立了夹紧架、变压器油箱和电磁屏蔽的模型。分析了电磁屏蔽和磁分流对变压器油箱涡流损耗降低的影响。

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。

对能源安全和化石燃料发动机造成的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、扭矩和功率密度等方面都有很高的要求

本文提出了一种适用于电力电子器件互连的自适应部分元件等效电路建模方法。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一个呈现工业复杂性的设备。

近年来，为了提高低电阻率金属坯的感应加热效率，人们提出了一种创新的直流感应加热概念[1-3]。在这种方法中，钢坯通过电动马达驱动在横向直流磁场中被迫旋转

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。

本文提出了两种钢管感应焊接过程的模拟策略。采用三维有限元模型求解电磁与热耦合问题。对所得到的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。

2012年Flux会议介绍

2012年Flux会议介绍

2014 Flux会议报告

Yasmine GABI医生Bernd Wolter医生Olivier Martins医生Andreas Gerbershagen

永磁同步电机气隙中的磁导率变化即使在没有定子电流的情况下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，利用气隙磁通密度分布中引入的磁导变矢量函数来考虑定子的齿形。

在2013年通量会议上发表