Ansys计算电机损耗的方法

cqlyj2008

众所周知，ansys有静态，谐波，瞬态三磁场种场求解方式。Bertotti提出过常系数三相式铁耗计算模型：                                 Pfe=Kh*f*B^2+Ke*f^2*B^2+Ka*f^1.5*B^1.5

式中，第1项为磁滞损耗，第二项为涡流损耗，第三项为巴克豪森越变产生的损耗，即附加损耗。其中Kh
，
Ke，
Ka均为相应的损耗系数；Ke有想应的计算公式，Kh
，Ka可通过硅钢片实测损耗数据拟合求得。ansoft就是用这个算的。

问题1：硅钢片电阻率的设置。定子采用叠片铁心时，片间垫有绝缘纸，那么应该设置x，y，z三个方向的电阻率才对。z方向这值多大呢？

问题2：感应电机用谐波场计算，通过powerh宏可以算的单位时间内的功率损失，但是这个损失考虑了磁滞效应没（应该没有吧）。

问题3：永磁电机因含有永磁体，不能用谐波场。可以用面电流来模拟永磁体。这里就涉及到瞬态求解损耗的问题。用时步有限元计算一个周期内的磁场分布，在/post1中可以用etable取出eddy（涡流密度），也可以取出jheat（焦耳热），不知道这两者之间的关系是，未验证？?
那么在每一步我们都可以通过公式p=jt*jt*电阻率*体积算出涡流损耗。那么在一个周期内就可以得到n个时刻的涡流损耗p，那么电机的涡流损耗是不是所有的p加起来除以T（周期）呢？

问题4：我们是不是也可以像ansoft那也，算完一个周期后，提取单元磁密，傅里叶分解。输入损耗曲线，然后分别计算三种损耗，再加起来。但这样实现起来好像比较复杂，计算量也大，做过的高手请指点指点。

欢迎大家讨论！！！

以下是本人用ansys计算铁耗的一点思路，大概是用时步有限元算完一个周期的磁场后，通过post26提取个单元磁密波形，再进行相关处理。其中几个log还未完成，欢迎大家发表自己的意见！！期待和您讨论

/post26
t=0.5                                       !硅钢片厚度
ro=9.8*1e3                                  !硅钢片密度
gama=2.33*1e7                               !硅钢片电导率
ke=pi**2*gama*t**2/6/ro                     !涡流损耗系数
/input,plcurve,log                          !硅钢片的损耗曲线
/input,fitting,log                          !拟合曲线,求取损耗系数kh,ka                     
allsel
csys,1
esel,s,mat,,4                               !选取定子硅钢片
*get,enum,elem,0,count
*get,emin,elem,0,num,min
*dim,Bx,array,360,1
*dim,Ploss,array,10
*dim,Plosum,array,enum
*do,i,1,enum
*get,volu,elem,emin,volu                     !提取单元体积
esol,2,emin,,b,x                             !获取径向磁密波形
vget,Bx(1,1),2,0,0                           !将径向B值存入数组中
/input,definition,log                        !定义数组
/input,fourier,log                           !傅里叶分解磁密
Bj=fundamental_coeff                         !基波幅值
Pf=kh*f*Bj**2+ke*f*Bj**2+ka*f*Bj**1.5        !基波损耗
Pf=Pf*volu*ro*t                              !单元基波损耗
plosum(i)=Pf
*do,ii,1,10
Bm(ii)=top10(ii)                             !提取10次最大幅值的谐波,暂定10次
F(ii)=top10_mode(ii)
Ploss(ii)=kh*F(ii)*f*Bm(ii)**2+ke*(F(ii)*f*Bm(ii))**2+ka*(F(ii)*f*Bm(ii))**1.5   !常系数三项式损耗模型
Ploss(ii)=Ploss(ii)*volu*ro*t
plosum(i)=Ploss(ii)+plosum(i)               !将各次谐波损耗叠加
*enddo
*get,emin,elem,emin,nxth
*enddo
*do,i,1,enum                                 !总损耗
Plsum=plsum+plosum(i)
*enddo

cqlyj2008

先占个位置，自己顶自己先

ilingzhi

印像中，Kh参数求取时已经考虑了Z向的长度。所以电阻率还是要设置成各向同性的。
因为设置的BH曲线，都是单值函数，所以谐性场计算时是考虑不了磁滞损耗的，我以为。
p=jt*jt*电阻率*体积  得到的是损耗吗？请指点~
4方法应该是可行的，我用过这种方法，但可能因为Kh等参数的问题，计算结果与实测值差别较大。特别是磁密较大的时候。

另外问一下，每次执行完某个宏后，自动弹出的窗口，有没有办法让它自动关闭？？

cqlyj2008

回复 3# ilingzhi
终于来高手了

问题1：如果设置为各向同性的话，那么这样算出来的涡流和铁心之间不垫绝缘纸的结果应该是一样的了，那么，这样做貌似就没有意义了，这是疑问？
问题2：同意以上观点
问题3：p=jt*jt*电阻率*体积 应该是损耗，我看了下powerh宏的定义，是这样的。具体我再去查查
问题4：我也按这个来算过了，得到的值与传统路法计算值相差不大，但不知道是不是巧合还是怎样。其中的疑问是，某些单元在一个周期内的磁密都没有负值，不知道这样分解对不。还有就是关于旋转磁化和交变磁化，是不是得分开算。尽请指教！！

ilingzhi

回楼上，不好意思，我不是高手，来论坛比较少，才看到回复，抱歉，呵呵..
1、z向长度不同时，会在参数上体现出来，也就是硅钢片的厚度会影响参数，具体见表达式；
4、可能是因为我计算时，磁密的变化范围较大--某些时候饱和区域特多，且饱和严重。某些单元内没有出现负值是正常的，比如转子上，较深的区域 ，比如永磁体附近；此时用 dB/dt 模型计算可能更为准确。

个人意见，供参考。

另外，除了ansys以外，其它的商业软件，有支持节点信息导出的吗？ 比如 磁位、单元磁密等. ?

cqlyj2008

回复 5# ilingzhi
哦，我只会ansys，ansoft据说也可以，不过好像很容易乱码

kidoppo

初学者过来围观学习下

liufei102010048

我看大家说的都是命令流语言，这个计算损耗有GUI形式啊，就是得到电机的磁场强度，磁感应强度的分布之后怎么样才能得出电机的损耗呢，请求各位高手帮忙，谢谢！

liufei102010048

回复 2# cqlyj2008

版主，请教你一个问题：GAUGE command aborted！这个错误如何解决啊，我用的是棱边单元法做电磁场分析！

杨杨

楼主果然厉害，马上照你的方法试试

Сzhu

学习了，呵呵

zhouqf

围观学习中！  受益了。

zhangyb9453

第一个问题：当是叠片铁心时，其在各个方向的电阻率明显不一样，要是一样，这样的仿真是没有意义，脱离了实际，绝缘纸的电阻率明显比硅钢片大。
第二个问题，利用PowerH宏计算出来的是功率涡流损耗，并没有考虑磁滞损耗，磁滞损耗本质上根据磁滞回线计算出来了，一般而言，是不能输入磁滞回线的，Ansoft里计算的方法主要是根据损耗曲线，得到经验公式所需的系数。但想想这样的公式不适用于实心模型
第三个问题，第四个问题赞成楼主的想法

nyh800

围观学习中！  受益了。

nyh800

围观学习中！  受益了。

rainboot

请问知不知道电机的损耗分析怎么转变为电机发热分析

junnov14

感覺是個很棒的討論串!!!

受益了!!!

hailong

新手，学习下

hailong1415

太好了，找了好长时间

kidoppo

相互交流，共同进步。