maxwell和workbench电机热仿真的几个问题求教

husttpp

一次做电机热仿真，在论坛找了蛮多资料，自己用workbench里的温度场分析模块仿了几个例子，也跟着一些资料里面的步骤试着做了一下电机热仿真（2D），但还是稀里糊涂的，有几个问题想请教以下：

1. 在用steady-state Thermal和transient Thermal仿真电机的时候，电机模型里原来的空气求解域需不需要删去，我看到有说法是要删去，我不删去仿真和删去仿真之后的结果相差也很大，不删去结
果也明显不对。（删去空气域，流体的热传导体现在哪里？是不是体现在定义的热对流传递系数的边界条件上？）

2. 仿热场的时候，槽内绝缘的导热如何体现（因为在做电磁仿真的时候，导体直接是不跟槽表面接触的），这个时候槽内导热系数、对流系数怎么设置？

3. 电磁模型里只画出了电机的定转子等主要结构，但没有画出机壳，而对于主要依靠机壳表面散热的电机，做热场的时候怎么处理（需不需要画出来？）

求各位大腿帮助。

254339861

一次做电机热仿真，在论坛找了蛮多资料，自己用workbench里的温度场分析模块仿了几个例子，也跟着一些资料里面的步骤试着做了一下电机热仿真（2D），但还是稀里糊涂的，有几个问题想请教以下：

1. 在用steady-state Thermal和transient Thermal仿真电机的时候，电机模型里原来的空气求解域需不需要删去，我看到有说法是要删去，我不删去仿真和删去仿真之后的结果相差也很大，不删去结果也明显不对。（删去空气域，流体的热传导体现在哪里？是不是体现在定义的热对流传递系数的边界条件上？）

电机的气息要单独建立起来的，不能简单的设置成空气。由于转子在旋转的过程中会产生气流，气息的导热系数要换算等效的，有公式计算的或者fluent有限元仿真。

2. 仿热场的时候，槽内绝缘的导热如何体现（因为在做电磁仿真的时候，导体直接是不跟槽表面接触的），这个时候槽内导热系数、对流系数怎么设置？

有两个办法，第一根据实际建立绝缘，绕组和铁芯直接填实际绝缘厚度的绝缘材料。第二种就是通过计算等效绝缘和绕组之间的热阻。

3. 电磁模型里只画出了电机的定转子等主要结构，但没有画出机壳，而对于主要依靠机壳表面散热的电机，做热场的时候怎么处理（需不需要画出来？）

各种传热都可以通过散热系数等效的，如果没有机壳等效处理就可以了，如果有机壳之间在机壳表面添加一个空气散热系数就可以了。

husttpp

254339861 发表于 2016-12-6 08:31
一次做电机热仿真，在论坛找了蛮多资料，自己用workbench里的温度场分析模块仿了几个例子，也跟着一些资 ...

谢谢您的解答，根据您给的方法我去做了，但是还是有几点不理解：

1. 单独建立气隙是就单独在DM里画出气隙那一段的圆环吗？但我画得圆环在DM里生成面的时候它是按照等效逼近的原则生成了一个多边形环，与齿的表面有接触，，这个怎么解决？

2. 您说的通过计算等效绝缘和绕组间的热阻来等效槽绝缘，这一点在具体软件模型设置中是怎样的呢，是设置铜导体的等效导热系数吗？没搞明白。。。☻

husttpp

254339861 发表于 2016-12-6 08:31
一次做电机热仿真，在论坛找了蛮多资料，自己用workbench里的温度场分析模块仿了几个例子，也跟着一些资 ...

我把我自己做的过程跟结果贴出来，您看看哪里有问题。

电机模型

首先是我的电机模型，我要仿真的是该电机额定空载状态下电机的温升，额定转速是4000rpm。
因为是看一段时间的温升，所以我用了transient thermal模块联合仿真。
我先在maxwell的瞬态场里算了以下励磁建立之后空载时的铁耗以及绕组铜耗。然后将模型输出为sab格式（在thermal 模块里的Geometry里导入该模型）
然后将算好了的maxwell的solution连接到thermal模块的setup行。如图所示：

模型连接

然后在材料库里加进去copper以及air等电机内部包含的材料如图所示（材料属性没有手动给，默认用的原有属性）：

材料

然后在geometry里进行模型导入及修改，我把原有的外围计算域以及band全部删去，自己画了一个圆环气隙，如图所示：

DM下模型

DM下模型

圆环气隙

（圆环气隙）
修改好之后，关闭进入mechanical界面进行相应设置

mechanical界面

mechanical界面
首先先对各个部分进行材料和厚度的定义。然后把maxwell里的各个部分的损耗导入

导入损耗
因为是看额定空载状况下一段时间的损耗，所以就简单的导入了两个点（0.3s达到稳态的点以及之前励磁建立过程的任意一点）（也不知道这样对不对 ）
接着是我最不解的地方，对流边界条件的给定，
在设置中我总共给了四处对流边界条件。
1：定子外围边界，我是按一本书上给的电机机座到定子铁芯的接触热传递系数给的（870W/(m^2*K)）
2跟3: 建立的气隙圆环的两边的对流边界条件，按照书上给的经验公式算出努塞尔数再算出气隙的热传递系数给的值：135W/(m^2*K)
4： 定转子槽内导体的边以及槽边。也是按照书上给的经验值（书上写：“定子绕组到定子铁芯的接触热传递系数”）给的值：250W/(m^2*K)
最后设置了一下仿真时长和仿真步长（总共是180s，1s为一个步长）

最后是仿真结果：
180s时电机的温度分布：

以上就是我仿真的过程，不知道有什么错误的地方，请指教。

254339861

你手动输入损耗看看，不用耦合过去。

husttpp

254339861 发表于 2016-12-7 11:04
你手动输入损耗看看，不用耦合过去。

这个有什么区别吗？我看了就是把每个部件的生成热功率生成一个表导进去，就是这样

我主要纠结的是那些对流边界条件建立的对不对

liuke225

楼主，有没有电机热仿真方面的资料分享。 相互交流，我做电磁仿真的。QQ:1090728531

不忘方心

最近也在学习电机热仿真，正如楼主所说的，从maxwell中导入的模型，电机定子绕组与槽内壁是没有接触的，那么定子绕组与槽内壁之间的散热系数是如何处理的，需要建立一个薄层来代表绝缘材料吗？楼主仿真的结果从图中看，热量貌似没有从绕组到铁心，铁心与绕组之间的温度差不是呈现梯度的。

缘尽怀念

能知道一下吗楼主！！！！！！！！！

xinglan

楼主，想问下，您的对流换热条件二维是加到线上吗？

欧阳庆

楼主可以写一份详细的maxwell、workbench的热仿真过程和相关的设置过程，那怕有错也没有关系。这样的仿真论坛上非常有必要存在，也会帮助到很多人学习这样的仿真。谢谢！

yuanyehit

楼主，最近我也在做磁热耦合，在import load那块总报错，想问问你这块具体是怎么做的，烦请不吝赐教

dusker

欧阳庆 发表于 2019-6-28 12:21
楼主可以写一份详细的maxwell、workbench的热仿真过程和相关的设置过程，那怕有错也没有关系。这样的仿真论 ...

对，最近也是要做永磁同步电机热场仿真，同求！