基于ANSYS Maxwell的永磁直流空心杯电机三维仿真分析

以某型永磁直流伺服空心杯电机为例,利用ANSYS Maxwell软件建立三维有限元分析模型,对零件赋予材料属性及设置激励源,通过改进外电路设置及网格剖分方法,得到模型在稳态的磁场分布及瞬态的输出特性结果。对比3款电机的有限元与实测结果,结果表明,模拟数值与实测数值偏差均在5%以内,验证该有限元分析方法具有较高的准确性,为该类型电机的正向设计及优化提供理论依据。

电机定子系统振动模态的研究分析

针对电机定子系统的振动与噪声特性,利用Ansys有限元仿真软件对电机定子系统三维模型进行模态仿真,得到电机定子系统的固有频率与振形,并通过试验对仿真结果进行验证。同时,对电机进行电磁仿真,分析其气隙磁密与电磁力谐波,得到电机内部电磁力各次谐波频率。将电磁力谐波频率与电机固有频率进行对比,确保电磁力谐波不会引起电机定子系统共振。验证了电机结构的合理性,为同类产品的设计优化提供了一定的参考价值。

某航空电机主轴轴承的多轴振动应力响应分析

基于随机振动载荷作用的轴承疲劳寿命分析较复杂,其关键是要得到准确的应力分布。因此,对某航空电机的主轴轴承进行应力响应分析。首先,基于某航空电机主轴轴承的特点,在轴向、航行和垂向的功率谱密度下,建立了多轴随机振动作用下的Von Mises应力分布模型。其次,采用Ansys Workbench对其进行有预应力的模态分析和随机振动应力响应分析。最后通过对比理论计算与仿真获得的应力均值和应力标准差值结果,验证了功率谱密度作用下的应力响应分析方法的可行性,为疲劳寿命分析提供依据。

高速混合励磁发电机负载切换性能分析

为保证高速发电机运行时具有较宽的电压调节能力,以实现发电机变速稳压输出,研究了一种混合励磁发电机,采用双绕组冗余结构设计,两套绕组能够同时独立工作,实现双通道带载输出。分析了电机的工作原理和结构绕组设计,仿真分析负载切换过程,并制作样机验证仿真结果且测试不同负载、不同转速下的稳压性能。实验结果表明,该电机负载切换时满足恒载侧工作通道平稳运行的要求,并能在负载或转速变化时提供稳定直流电源。

高速永磁电机转子静力学与模态分析研究

高速永磁电机运行时转子产生较大离心力,为了避免电机转子失效,在设计阶段对电机转子静力学与模态分析至关重要。以转速高达90000 r/min永磁发电机为研究对象,通过三维软件UG建立该高速电机转子模型,在ANSYS软件中对转子进行静力学分析,得出电机转子在高速工况下变形和应力分布规律;通过模态分析,得到了电机转子结构固有频率和振型云图,最后进行了样机制作并配套永磁发电机。相关研究工作为高速永磁发电机设计提供了一定参考价值。

不同绕组结构对冗余无刷电机性能影响研究

电机作为驱动部件,其高可靠性一直是航空、航天产品关注的重点与难点,文章提出了一种绕组备份的方法来提高电机的可靠性。从电机绕组加工工艺性,电磁性能、转矩、转速以及抗极限故障工况的能力等方面对比分析了绕组均布上下层结构与绕组各占铁心槽数一半结构两种方案。通过比对分析结论,并且考虑电机工艺性、高可靠性等因素最终选取了绕组各占铁心槽数一半的方案进行电机绕组的结构设计。

卫星姿态控制用无铁心飞轮电机的设计与研究

为了适应现代卫星的高精度、高可靠和轻量化发展需要,姿态控制系统对飞轮电机的输出力矩平稳性、效率、质量、可靠性、体积等指标提出了更高要求。通过对飞轮电机极对数、转矩波动、黏性阻尼系数以及电枢绕组的设计和研究,并通过电磁仿真、力学和热仿真,设计了满足飞轮系统要求的电机。通过实验验证,该外转子无槽无铁心飞轮电机满足卫星姿态控制的精度和稳定性要求。

高速高功率密度发电机的改进设计与实现

本文介绍了某型高转速、高功率密度混合励磁式发电机的改进设计。基于工程经验设计或路算法设计的混合励磁式发电机,往往不能准确反映实际工况性能,因此无法完全满足任务要求。借助Maxwell 3D建模进行优化设计,提出一种简单高效的优化仿真方案,通过降低漏抗的方案来提高发电机输出性能,改进设计后实际产品测试结果得到有效验证,发电机性能满足系统要求。

航天用内置式永磁同步电机设计和仿真分析

航天用内置式永磁同步电机采用最大转矩/电流比控制方式,充分利用其磁阻转矩和高凸极率的特点实现大的弱磁扩速和最大转矩比。同时内置式永磁同步电机的转子外无护套等保护措施,转子结构的设计显得很重要。本文对一台20 k W的内置式永磁同步电机电磁参数、转子结构进行了设计,并利用有限元法对其进行了仿真分析。仿真分析的结果证实了该电机设计的正确性。

直接起动式直流起动/发电机换向优化设计

为了改善直接起动式直流起动/发电机的起动换向性能,分析了起动/发电机直接起动特点及大电流对换向性能的影响,结合电刷宽度对电抗电动势的影响,通过增加电刷宽度来优化起动换向性能,并通过无火花换向试验验证了该优化方法的有效性。

永磁式力矩可调磁滞阻尼电机设计与研究

文章提出一种非接触式永磁磁滞阻尼电机设计方法,它能提供光滑、可调、与转速无关的控制转矩。具有稳定可靠、使用转速高、噪音小、使用寿命长、维护成本低等特点。以某型军用阻尼电机为研究对象,从电机电磁结构、机械结构、温度场分布等方面建模分析了电机对大变温、强振动环境的适应能力。经过样机测试结果分析,表面所建立的仿真模型能够有效指导该类电机设计。

高速飞轮储能用驱动直流无刷电机的设计与分析

针对飞轮储能系统对高效储能的需求,对高速飞轮储能用驱动直流无刷电机进行了研究以提高效率,提出了8极9槽结构的直流无刷电机模型。利用Ansoft磁路法建立了电机的RMxprt模块,获得了电机的二维结构图,再对定子铁心和转子材料参数进行定义,结合MAXWELL 2D对电机空载和负载性能进行有限元分析,获得了电机内各部分的磁场分布云图,同时分析了电机内电磁力密度变化,借助FFT将电磁力转变为电磁力密度频谱。仿真结果表明:电机的转矩波动系数为0.194,设计的电机方案能够满足飞轮储能系统要求,提高了工作效率,具有一定的实用价值。

多通道永磁同步发电机的仿真与分析

多通道永磁同步发电机绕组之间具有强耦合特点,以及负载时电枢反应效果非线性叠加效果难以计算的问题。本文利用Ansys MaxweⅡ软件对一款三通道永磁同步发电机进行有限元仿真研究与性能分析,针对多通道同时带负载输出功率不够和输出功率不对称等问题提出改进措施。将改进后样机的试验值与仿真值对比,误差小于2%,验证了该仿真分析方法的有效性。

宇航高可靠极端环境风机及电机技术

随着我国深空探测任务的持续推进,电机作为各种运动机构的动力来源,其对于空间极端环境的适应能力决定着工作的可靠性。我国将要建立的空间站其寿命为15年,且长期有宇航员驻留.因此站内的电机设备和风机设备的长寿命、高可靠、低噪声技术是必须突破的技术瓶颈。为满足对空间极端环境的使用要求,开展了空间极端环境用风机及电机可靠性、长寿命和低运行噪声技术研究,项目的目标是根据空间站内热控环境和环控环境用风机、空间对接机构系统用电机、“探月”工程用电机等重点型号的要求提出,其技术成果可以应用于国家空间探测领域和民用航天领域。