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。
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。
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
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
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
高速发电机转子轴应力计算
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
临界转速计算-传递矩阵法计算
临界转速计算-有限元法计算
电机转子整体充磁解决方案
在线整体充磁技术,又称为“后充磁技术”。其核心原理是在产品整体成型后,通过特定的充磁设备和技术,对产品进行整体一次性充磁处理。在此过程中,产品被置于一个强大的磁场中,其内部的磁材料被磁化,从而获得所需的磁能特性。
通过在线整体后充磁技术,可以确保零件在充磁过程中保持稳定的磁场分布,提高产品的性能和可靠性。在使用了这种技术后,电机的磁场分布更加均匀,减少了因磁场不均而产生的额外能耗。同时,由于整体充磁的工艺稳定性好,产品的故障率也大大降低,为客户带来了更高的价值。
目前日本、欧美等主流厂商的整体在线充磁工艺应用普及率达90%以上。近年国内很多企业认识到整体充磁改造所带来的降低成本、提高品质改善效率的巨大优势,也开始逐步采用整体充磁技术。整体充磁工艺将成为永磁电机研发、生产制造过程中成熟的主流技术工艺。