电机设计的有限元分析都分析什么？

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。

典型应用领域

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。

电磁仿真

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

来源：机电君