基于ANSYSAnsof的电机本体设计建模及仿真_开题报告

（一）电机行业现状及

电机作为机械装备上不可或缺的组件之一，目前，我国电机产业经过40多年的发展，特别是改革开放30多年以来的快速发展,取得了长足进步。新能源的快速发展带动了电机产业的迅速增长，我国电机行业发展前景广阔。

我国的电机产品种类繁多，应用领域广泛，甚至可以说有运动的地方就可能有电机的存在。根据型号、规格、功率、轴伸、绝缘、编码器、转速开关、热敏元件、加热带等参数的不同可划分出各种各样电机。

目前，中国电机占全球电机的市场份额约21.5％，这一数据随着国际经济大环境的回暖变化还会增加。现在欧美等发达国家从事传统电机生产的企业已经越来越少，中国的电机企业就有可能成为他们的进口商。在全球降低能耗的背景下，高效节能电机成为全球电机产业发展的共识。采用新型电机设计、新工艺及新材料，通过降低电磁能、热能、机械能的损耗来提高输出效率，高效节能电机比传统电机效率大约高3%-5%，目前国内现有存量电机中高效电机比重不到5%，达到2级能效指标电机的占比不足10%，因此其发展空间广阔。同时，生产的高效电机主要销往国外，高效电机在中国的应用比例目前仅为23%~25%。虽然我国已渐渐成为电机制造大国，掌握了高效及超高效节能电机生产技术，但从整体看，行业竞争力仍然较弱。电机用量大、能效水平低。近年来，我国虽然在高效电机研发方面与国际水平基本保持同步，技术进步非常乐观。不难看出，我国在高效电机方面还存在巨大的挑战。未来，要深入开展电机及其系统节能技术研究，提高电机设计水平。

直流电机是一种较为常见的电机，能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）。它能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。

（二）电机设计中有限元分析的应用与前景

电机是多物理场高度耦合的产品，由于其高功率密度、高转速、高效率特点，因此在设计电机时进行电磁场、温度场、理学结构仿真对保证电机性能指标，提高电机的可靠性和稳定性的，缩短电机的研发、生产、试验周期具有重大意义。

有限元方法是建立在数值计算的基础上的，它对事物的描述是以点的信息给出的。因而能比较详实地反应事物的全貌。目前，我们的电机设计主要还是使用一个以路的方法为基础的设计程序来完成的。尽管该程序非常实用，也很有效，但是，由于方法本身的问题，程序结构的问题，或使用场合的不同，该程序仍需不断的完善。因此，使用有限元的分析结果进一步完善现有的设计程序，对提高我们现有的设计水平，有着很重要的意义。如ANSYS使我们全面认识了电机内部磁场分布的实际情况，由于对电机电磁场的认识进一步量化，将我们原来无法完成的分析，无法进行的计算，都变成了现实。如通风孔对磁路的影响，换向计算、电位特性分析等。这在以前是无法完成的。ANSYS计算电磁场结果的有效性、准确性和快速收敛性，以及方便的后处理功能，使我们能更方便地将它应用到工程设计当中。同时，由于能进一步提高产品的性能和可靠性，更合理利用材料，使产品体积缩小重量减轻，因而，将给我们带来了巨大的经济效益。

二、^范文提纲

1绪论

1.1课题来源及研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究的目的及意义

1.4本课题研究的主要内容

1.5本课题创新点

1.6本章小结

2直流电机设计理论简要分析

2.1基本原理及结构

2.2基本参数及技术要求

2.3产品的分类

2.4效率等级

2.5计算

2.5.1典型结构

2.5.2主要参数计算

2.5.3主要性能计算 

2.5.4机械计算要点

2.5.5计算实例

2.6本章小结

3基于ANSYS/Ansoft的直流电机本体设计建模

3.1本课题中应用软件ANSYS/Ansoft的介绍

3.2基于ANSYS/Ansoft的电机本体设计

3.2.1建模的一般过程

3.2.2建模的基本原则

3.2.3建模过程中涉及到的常用概念

3.3电机模型的建立

3.3.1电机实体模型的建立

3.3.2电机电磁场的有限元模型

3.4本章小结

4基于ANSYS/Ansoft的直流电机电磁场仿真与分析

4.1电磁场仿真分析步骤

4.1.1前处理阶段

4.1.2求解阶段

4.1.3后处理阶段

4.2数学模型

4.3电磁计算

4.4电磁场数值分析基本原理

4.5仿真结果分析

4.6本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2问题与展望

5.2.1存在的不足

5.2.2展望

三、参考文献

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