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基于现代工程仿真技术的电机设计及有限元分析【图解】

2018-03-13 10:11:12     来源:微电机世界网        

【大比特导读】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

 

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

 

 

 

 

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