电机耦合场分析

某电机多物理场耦合分析1、概述为了验证ANSYS耦合场分析功能在电机设计中的应用，采用ANSYS的多物理场耦合分析功能，对某机车牵引电机（包括定子、转子）的耦合场分析作了如下工作：1建立起电机用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型；2首先进行电机磁场分析，计算获取了电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布；3利用电机磁场分析得到的热生成，进行电机的流体－热耦合分析，考核电机的通风冷却性能，得到电机的温度分布；4使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及温度分布，进行结构分析，得到考虑温度和电磁影响下的电机的应力和变形情况。

同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析。

所有分析相互间的载荷和边界条件的传递均由程序自动完成。

2、引言众所周知，在电机设计与研究中，要涉及到电磁、绝缘、发热、通风冷却和力学等多种多样的问题，是一个典型的综合性研究学科，各学科之间是相互关联、相互影响的，是典型的多场耦合问题学科。

由于多场耦合问题的研究十分复杂和困难，传统的电机分析研究方法，是把这些相互关联的问题分离，按各学科分类进行独立的研究。

ANSYS是世界上唯一真正能够在同一个界面下，使用统一的数据库进行完善的电磁场、流场、温度场、结构（应力场）耦合分析的商业软件。

应用ANSYS的这种多场耦合能力可以很方便地研究电机的多场耦合问题。

为了实际考核ANSYS的电磁、热、流体（通风冷却）、结构这些多物理场及其耦合分析在电机设计和研究中的应用能力，ANSYS公司成都办事处对某牵引电机进行了多物理场耦合研究分析。

研究分析的内容为：运用ANSYS软件建立起电机（包括定子和转子）用于电磁、流体、热、结构分析的统一的几何模型和有限元计算模型；首先进行电机磁场分析，计算获取电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布；在同一个分析模型上，利用电机磁场分析得到的热生成，进行电机的流体－热直接耦合分析，考核电机的通风冷却性能，得到电机在一定的通风量情况下的温度分布规律（同时还包括流体速度、压力等参数）；最后使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及流体－热直接耦合分析中获得的温度分布，进行结构分析，得到考虑温度和电磁影响下的电机的应力和变形情况，并同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析，判断电机的机械性能和安全性能。

某电机多物理场耦合分析电机多物理场耦合分析是指在电机工作过程中，考虑多个物理场之间的相互作用，综合分析电磁场、热场、结构场等多个物理场之间的耦合关系。

电机作为一种能够将电能转换为机械能的设备，在其运行过程中会受到电磁力、热能损失、结构强度等多种因素的影响，要准确地分析和理解电机的工作原理和性能特征，就需要对电机的多物理场耦合进行详细的分析和研究。

首先，电磁场与热场的耦合分析是电机多物理场耦合分析的核心内容之一、电机通过电磁场的作用来实现能量转换，而电磁场的产生和分布与电机内部的热量产生和分布有密切关系。

在电机工作过程中，电流通过线圈产生磁场，线圈本身的电阻会产生热量，而电机的热量又会影响电流的分布和线圈的磁场特性。

因此，对电机电磁场和热场之间的耦合关系进行分析和研究，对于提高电机的效率和性能具有重要意义。

其次，电机的结构场和热场之间的耦合分析也是电机多物理场耦合分析的一个关键问题。

电机的结构特性和材料的热导率等因素会影响电机内部热量的传导和分布，从而对电机的热场特性产生影响。

另一方面，电机在工作过程中会受到机械应力的作用，机械应力会导致电机的结构变形和应力集中，从而影响电机的热场分布和热传导特性。

因此，通过对电机的结构场和热场之间的耦合关系进行分析和研究，可以更好地理解电机的机械性能和热特性。

最后，电磁场与结构场的耦合分析也是电机多物理场耦合分析的重要内容之一、电机在工作过程中会受到电磁力的作用，而这些力会导致电机的结构变形和结构应力的分布。

另一方面，电机的结构特性和结构材料的性质也会影响电机的电磁场特性和电磁场分布。

因此，通过对电机的电磁场与结构场之间的耦合关系进行分析和研究，可以更准确地预测电机的机械特性和电磁特性。

综上所述，电机多物理场耦合分析是一项复杂而又关键的研究内容，可以从电磁场与热场的耦合分析、电机的结构场与热场之间的耦合分析以及电磁场与结构场的耦合分析等多个角度来进行研究和分析。

某电机多物理场耦合分析引言：电机是一种将电能转化为机械能的设备，广泛应用于工业生产和家庭生活中。

在电机的运行过程中，往往伴随着多种物理场的耦合作用，如电场、磁场、热场等。

因此，进行电机的多物理场耦合分析对于电机的设计和优化具有重要意义。

本文将探讨电机的多物理场耦合分析，以实现电机的高效运行和性能优化。

电机中的电场和磁场是相互耦合的重要物理场。

电场的存在使得电机产生电磁力，而磁场的变化也会引起电场的变化。

因此，对于电机的电场和磁场进行耦合分析，可以帮助我们理解电机的电磁特性，并进行优化设计。

电场分析主要包括电势分布、电场强度分布和电位线分布等。

通过分析电场分布，可以了解电机内部电势差的分布情况，从而评估电机的绝缘性能。

同时，还可以通过电场分析，优化电机的结构和布局，减小电场集中，提高电机的工作效率和可靠性。

磁场分析主要包括磁感应强度分布、磁通密度分布和磁场力分布等。

通过分析磁场分布，可以了解电机中磁场的分布情况，从而评估电机的磁化特性。

同时，还可以通过磁场分析，优化电机的磁路设计和磁体结构，提高电机的磁化效果和磁场稳定性。

电场和磁场的耦合分析主要是通过电磁场有限元分析方法进行。

该方法可以通过构建电磁场模型，求解麦克斯韦方程组，得到电场和磁场的分布情况。

利用电磁场有限元分析方法，可以快速准确地分析电机的电磁特性，为电机的设计和优化提供依据。

二、热场和电-磁耦合分析电机的工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时散热，就会导致电机过热，影响电机的性能甚至损坏电机。

因此，热场分析对于电机的热效应和温度分布进行预测和优化具有重要意义。

热场分析主要包括温度分布、热流分布和热应力分布等。

通过分析热场分布，可以了解电机内部温度的分布情况，从而评估电机的散热性能。

同时，还可以通过热场分析，优化电机的散热结构和散热方式，提高电机的散热效果和稳定性。

电-磁耦合分析主要是将电场、磁场和热场进行耦合分析，来研究它们之间的相互作用关系。

某电机多物理场耦合分析1、概述为了验证ANSYS耦合场分析功能在电机设讣中的应用，釆用AN SYS的多物理场耦合分析功能，对某机车牵引电机（包括定子、转子）的耦合场分析作了如下工作：1建立起电机用于电磁、流体、热、结构分析的统一的儿何模型和有限元计算模型；2首先进行电机磁场分析，计算获取了电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布；3利用电机磁场分析得到的热生成，进行电机的流体一热耦合分析，考核电机的通风冷却性能，得到电机的温度分布；4使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及温度分布，进行结构分析，得到考虑温度和电磁影响下的电机的应力和变形情况。

同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析。

所有分析相互间的载荷和边界条件的传递均山程序自动完成。

2、引言众所周知，在电机设计•与研究中，要涉及到电磁、绝缘、发热、通风冷却和力学等多种多样的问题，是一个典型的综合性研究学科，各学科之间是相互关联、相互影响的，是典型的多场耦合问题学科。

由于多场耦合问题的研究十分复杂和困难，传统的电机分析研究方法，是把这些相互关联的问题分离，按各学科分类进行独立的研究。

ANSYS是世界上唯一真正能够在同一个界面下，使用统一的数据库进行完善的电磁场、流场、温度场、结构（应力场）耦合分析的商业软件。

应用ANSYS的这种多场耦合能力可以很方便地研究电机的多场耦合问题。

为了实际考核ANSYS的电磁、热、流体（通风冷却）、结构这些多物理场及其耦合分析在电机设计和研究中的应用能力，ANSYS公司成都办事处对某牵引电机进行了多物理场耦合研究分析。

研究分析的内容为：运用ANSYS软件建立起电机（包括定子和转子）用于电磁、流体、热、结构分析的统一的儿何模型和有限元讣算模型；首先进行电机磁场分析，计算获取电机设计中所关心的磁场和磁密分布、矩角特性、电感等参数，并获得电机的电磁发热、电磁力和电磁力矩分布；在同一个分析模型上，利用电机磁场分析得到 的热生成，进行电机的流体一热直接耦合分析，考核电机的通风冷却性能，得到 电机在一定的通风量情况下的温度分布规律（同时还包括流体速度、压力等参 数）；最后使用电机磁场分析得到的电磁力和电磁力矩分布、以及流体一热直接 耦合分析中获得的温度分布，进行结构分析，得到考虑温度和电磁影响下的电机 的应力和变形情况，并同时对电机定子、以及定转子耦合情况进行振动模态分析, 判断电机的机械性能和安全性能。

微电机MICROMOTORS第53卷第12期2020年 12月Vol. 43. No. 12Dec. 2022矿用直驱永磁电机磁热双向耦合分析孙重阳，冯桂宏(沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110877)摘 要：对于矿用直驱电机，因为其转矩密度大、发热量高，同时工况条件存在大量的煤粉，所以在电机设计时准确计算其稳态运行温度尤为重要，首先建立电机等效热网络模型，分析电机热传导与热对流过程的等效热阻与热源，利用Msoc-CAD 软件建立电机轴向水冷模型，采用有限元法求解电机电磁场，热网络法求解电机温度场，并 进行双向耦合迭代，求解岀电机稳态运行温度。

最终通过样机实验验证电机冷却系统设计的合理性以及磁热双向耦 合分析电机温度方法的准确性。

关键词：直驱永磁电机；热网络法；有限元分析；磁热双向耦合中图分类号：TM351 文献标志码：A 文章编号：1021-6848(2020)126212-26Magneto-Thermal BiOirectionaU Coupling Analysit oO Mine Direci DrivePermanevi Magnei MotorSUN Chonayana , FENG Guinond(School of Elechin Engineering , Shenyang University of Technolofy , Shenyang , 119872, China )Abstract : Foo midv d irect drive motorc ,of V s 山妙 tOTquv dssity ,山妙 0x 1: nevxPiod , and alarav 1X100-0 of pulveozeV coal in worlind condidods , it is xpvciply importadh th accaratelz calcalatv the 31x 1,21:00 overatind temperature duond motoc desivnind- The 6X111^16x 0 themial detworl moVel was estad- lisheV , and thethemnal resistaaco and hedt sonmo in the process of hevt conduction and hedt con ­vection were analyze ；. TU c axial water-coolind moVel was estadlisUeV by Motor-2 A D ,止1 finite elemevtmethoV was nseV la solw the electromapdetlc fielU and the themnal dfwom methoV is nseV 1h solw the motoc Wmperatnro fielU . The bidirectional covnUnd was carmed ont h solw the steady-state overatind temperatureof the motoc. Finally , the rationalite of the coolind system desicd and the accamcy of the mapdeto-themnalbidirectional conplina methoV foc analyzina the temperature were vemfief throvud prototype ;卩；1!1；1:(.Key words ： direct c H w pemnaaevt m apaet motoc ； thermal aetwom methoV ； finite elemevt analysis ； mapsaeto-thermal bidirectional cevnUnao 引言煤炭是我国的重要资源，随着近年来电力电子技术及装备制造业的快速发展，越来越多的煤矿企 业也在追求着采煤工作的高效化、智能化。

偏差耦合多电机1. 引言1.1 概述偏差耦合是指在多电机系统中，由于各个电机之间存在相互影响和共同作用的情况下，导致系统中的电机无法独立运行，而受到其他电机运行状态的影响。

在实际应用中，偏差耦合常常会导致系统性能下降、控制困难等问题，因此对偏差耦合问题的研究和解决具有重要的理论意义和工程应用价值。

在多电机系统中，每个电机都是独立的执行器，负责完成特定的任务。

然而，由于多种因素的综合作用，如机械结构、力学特性以及控制策略等，各个电机之间的运动状态往往会相互影响。

这种相互影响导致了偏差耦合问题的产生。

例如，当一个电机发生故障或者受到负载变化的影响时，其它电机的转速、力矩等运行状态可能会发生改变，从而影响到整个系统的稳定性和控制性能。

偏差耦合问题在许多领域中都有广泛的应用，特别是在航空、航天、机器人和自动化控制系统等方面。

在这些领域中，多电机系统常常用于实现复杂的动力控制和机械操作。

然而，由于偏差耦合的存在，使得系统难以精确控制，影响到了系统的稳定性、精度和可靠性。

因此，本文将重点研究偏差耦合多电机系统的问题，并探讨其产生的原因和影响，为进一步解决和改善偏差耦合问题提供理论和实践的指导。

通过深入分析偏差耦合现象的特点和机理，可以为多电机系统的控制设计和优化提供有益的参考，提高系统的控制精度和性能。

综上所述，本文的目的是对偏差耦合多电机系统进行全面的研究和分析，以期能够为解决偏差耦合问题提供有效的解决方案和方法，并促进多电机系统的发展和应用。

通过本文的研究，相信能够为相关领域的研究人员和工程师提供有关偏差耦合问题的重要信息和指导，推动相关领域的科学研究和工程实践的进展。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包含以下信息：文章结构部分可以用来向读者介绍整篇文章的组织结构。

通过清晰地阐明文章的章节和主要内容，读者可以更好地理解文章的逻辑和发展。

本文将按照以下章节展开：1. 引言：本部分将对偏差耦合多电机的研究背景和意义进行概述，并介绍文章的结构和目的。

大功率永磁同步电机磁热耦合分析大功率永磁同步电机是一种高效率、高功率密度的电机，主要用于工业领域的驱动和发电。

其特点是结构紧凑、功率密度高，能够提供高扭矩输出，并具有高效率、高可靠性等优点。

而磁热耦合分析是对电机磁场和热场之间的相互影响进行分析和优化的过程。

本文将对大功率永磁同步电机的磁热耦合分析进行详细探讨。

首先，大功率永磁同步电机的磁场分析是磁热耦合分析的基础。

通过分析电机的磁场分布情况，可以确定永磁体的磁场强度和分布，以及磁场对电机性能的影响。

磁场分析主要包括对电机的永磁体、励磁线圈和铁心等部分的磁场进行模拟计算，以得到电机的磁场强度和分布情况。

其次，大功率永磁同步电机的热场分析是磁热耦合分析的关键。

由于电机在工作过程中会产生热量，而热量会对电机的性能和寿命产生重要影响，因此热场分析对于优化电机设计至关重要。

热场分析主要包括对电机的散热结构和冷却方式进行模拟计算，确定电机的热量产生和传导情况，以及在不同工况下的温度变化情况。

最后，大功率永磁同步电机的磁热耦合分析是综合考虑电机的磁场和热场之间相互影响的过程。

通过对电机的磁场和热场进行耦合分析，可以确定不同工况下电机的磁场和热场的分布情况，以及磁场对热场的影响和热场对磁场的影响。

进一步，可以通过磁热耦合分析优化电机的设计，提高电机的效率和可靠性。

总之，大功率永磁同步电机的磁热耦合分析是对电机性能和寿命进行优化的关键一步。

通过对电机磁场和热场之间的相互影响进行分析和优化，可以提高电机的效率和可靠性，进一步推动大功率永磁同步电机的应用和发展。

船用发电机内部多物理场耦合数值分析冯国增;姚寿广;刘飞;陈勇【摘要】本文采用多物理场耦合数值方法,对某船用发电机内部定子、转子的温度场以及内部冷却气道的流场、温度场进行数值模拟分析.基于建立的发电机整场耦合分析模型,得到了电机内部定子、转子温度分布及气隙流道内空气的流速分布、压力分布及温度场分布.计算结果表明:采用多物理场耦合数值方法,得到电机的流场与温度场计算结果更加准确,且通风管道内流体的流动情况更加清晰,为优化电机内部冷却气道提供了理论依据.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)010【总页数】5页(P109-113)【关键词】船用发电机;流场;温度场;耦合分析【作者】冯国增;姚寿广;刘飞;陈勇【作者单位】江苏科技大学能源与动力学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学能源与动力学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学能源与动力学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学能源与动力学院,江苏镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TM310 引言随着市场对电机单机容量需求的增大，电机运行过程中的损耗也随之提升，致使电机运行时的温升也不断升高，因此针对电机散热问题的研究至关重要[1]。

电机定子、转子内部通风沟的存在对电机的散热起着关键性的作用，由于电机结构的复杂性，在过往的研究中，通常将冷却介质流过流道对电机运行过程中温度场的影响转化成散热系数[2–4]，并在电机温度场的计算过程中作为边界条件，且认为冷却介质在流道内温度与速度呈线性变化[5]。

再者由于电机定转子之间气隙内流体复杂的流动情况，多是把电机转子与定子部分的温度场分开进行计算[6–8]，把定转子之间的热交换转化为散热系数加载，且很多是以一个径向风沟作为研究对象[9–11]，这造成了一定的误差。

本文通过Fluent对某型船用发电机定、转子的流场与温度场进行了耦合数值分析，避免使用经验公式把冷却介质对温度场的影响转化为散热系数进行加载，并且同时对电机定子、转子以及流场流道建立模型，气隙作为流道的一部分，分别与电机定子、转子部分发生对流换热，准确地得到电机通风沟内流体的流动状态与温度分布、电机固体部件的温度分布，并进行分析。