電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件ANSYS Motor-CAD

ANSYS Motor-CAD是一款專業(yè)的電機(jī)電磁、熱及磁熱互耦設(shè)計(jì)軟件，這款軟件涵蓋了EMag，Therm，Lab，Mech四個(gè)集成模塊，可以使多物理場(chǎng)計(jì)算能夠快速迭代地執(zhí)行。作為國(guó)際上應(yīng)用及影響范圍廣泛的電機(jī)電磁熱設(shè)計(jì)軟件，Motor-CAD集成了磁路法、熱路法、熱網(wǎng)絡(luò)法、有限元分析法、智能優(yōu)化算法，20年積累的豐富電磁熱計(jì)算經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有效提升了不同種類、不同冷卻型式電機(jī)電磁與熱計(jì)算精度。

功能模塊介紹：

Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設(shè)計(jì)階段高效地對(duì)電機(jī)進(jìn)行電磁和熱、機(jī)械性能測(cè)試。軟件包括：電磁（E-Magnetic）、熱（Thermal）、機(jī)械（Mechanical）、優(yōu)化（OPT）和虛擬實(shí)驗(yàn)室（Lab）五大模塊，可快速精確評(píng)估電磁、熱和機(jī)械特性。

Motor-CAD 模塊組成

Motor-CAD EMag
該模塊為計(jì)算電機(jī)的電磁性能方面數(shù)據(jù)，涵蓋所有典型類型的徑向磁通旋轉(zhuǎn)電機(jī)：
無刷永磁電機(jī)（內(nèi)外轉(zhuǎn)子）
感應(yīng)電機(jī)
同步磁阻電機(jī)
開關(guān)磁阻電機(jī)
同步繞線勵(lì)磁電機(jī)
永磁直流電機(jī)
單相感應(yīng)電機(jī)

支持輸入電機(jī)各個(gè)參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，解析計(jì)算與數(shù)值分析模擬技術(shù)相結(jié)合，采用有限元計(jì)算方法，可以計(jì)算電機(jī)的電氣和電磁性能，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)和場(chǎng)量云圖。
電機(jī)磁密、磁力線、電流密度、渦電流密度云圖計(jì)算；
多頻率銅損、鐵損、磁滯損耗、渦流損耗計(jì)算；
齒槽轉(zhuǎn)矩、端電壓、反電勢(shì)、轉(zhuǎn)速功率、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速及FFT分解；
工作點(diǎn)效率、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、平均轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)比、最大轉(zhuǎn)速、功率因數(shù)、功率因數(shù)角、負(fù)載角計(jì)算；
溫度退磁、電樞退磁分析、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、堵轉(zhuǎn)電流計(jì)算；
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、轉(zhuǎn)矩密度計(jì)算；
相電壓、相電流、DQ軸電壓電流矢量圖、自感、互感、DQ電感計(jì)算。

不同種類電機(jī)的輸入界面

電磁計(jì)算結(jié)果

Motor-CAD可以設(shè)置為求解和熱模型耦合計(jì)算，直到達(dá)到收斂。

電磁熱耦合計(jì)算設(shè)置

Motor-CAD Therm
Motor-CAD Therm采用熱阻網(wǎng)絡(luò)法，根據(jù)電機(jī)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)和材料性能，自動(dòng)計(jì)算出電機(jī)模型中的所有熱阻和熱容。用戶不需要熟悉復(fù)雜的傳熱現(xiàn)象，自動(dòng)選擇并解決給定表面和所選冷卻類型的適合公式。它具有高效、準(zhǔn)確和強(qiáng)大的數(shù)學(xué)算法，用于強(qiáng)制和自然對(duì)流、液體冷卻、輻射和傳導(dǎo)。

該軟件用于優(yōu)化各種電機(jī)類型和冷卻方法。自動(dòng)生成熱網(wǎng)路和風(fēng)路，能夠在數(shù)秒內(nèi)精確模擬熱行為，能夠獲知主要的熱傳遞路徑和時(shí)機(jī)，從而顯著提高輸出。允許多次迭代和充分探索設(shè)計(jì)空間，以及電磁分析；確保理想設(shè)計(jì)決策。計(jì)算穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)運(yùn)行條件下電機(jī)各部件的溫度。
空載、額定、短路、循環(huán)工況溫升計(jì)算；
各部分耗散熱量分布計(jì)算；
各部件熱容、熱阻、對(duì)流換熱系數(shù)計(jì)算；
結(jié)構(gòu)、材料特性、冷卻方式參數(shù)化、優(yōu)化溫升計(jì)算。

支持電機(jī)的冷卻方式：
強(qiáng)迫通風(fēng)、自通風(fēng)、
機(jī)座水冷、油冷、轉(zhuǎn)軸水道、
濕轉(zhuǎn)子、噴嘴噴油、定子、轉(zhuǎn)子槽水冷、潛水冷卻等多種冷卻方式。

電機(jī)的熱模擬可能具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)橹圃旆矫鎸?duì)熱行為的影響顯著。因此熱模塊考慮到了影響溫升的制造方面不確定性例子：
定子與機(jī)殼接觸界面良好
繞組如何浸漬或封裝

用戶可以根據(jù)軟件中附帶的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)值計(jì)及到熱計(jì)算中，提高熱計(jì)算的精確度。

計(jì)及影響溫升計(jì)算的制造方面因素

風(fēng)路和熱阻網(wǎng)絡(luò)

溫度分布云圖和瞬態(tài)求解曲線

Motor-CAD Lab
Motor-CAD Lab使工程師可以快速地創(chuàng)建效率map圖，繪制扭矩/速度特性，研究連續(xù)和峰值熱約束運(yùn)行包絡(luò)，并分析驅(qū)動(dòng)周期循環(huán)性能。該方法速度快，使用方便，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

Motor-CADLab具有直觀的用戶界面，數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)單的格式生成，可以輕松導(dǎo)出到Matlab、Microsoft Excel和其他應(yīng)用程序�？梢陨�成各種各樣的圖形，并支持多種出版輸出格式。
效率和損耗map圖
峰值轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速曲線
連續(xù)轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速曲線
開路和短路試驗(yàn)
DQ電感曲線計(jì)算
多工況銅損、鐵損、永磁體渦流損耗計(jì)算

效率map圖以轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速曲線

Motor-CAD Mechanical
提供一個(gè)快速的二維有限元模塊，用于精確的轉(zhuǎn)子應(yīng)力分析預(yù)測(cè)，還提供電機(jī)設(shè)計(jì)的三維視圖。

轉(zhuǎn)子沖片應(yīng)力分布云圖

電機(jī)三維模型視圖

軟件優(yōu)勢(shì)：

專業(yè)化電機(jī)設(shè)計(jì)軟件
專業(yè)化的電機(jī)設(shè)計(jì)軟件，只專注于電機(jī)設(shè)計(jì)，具有豐富的電機(jī)類型

多物理場(chǎng)設(shè)計(jì)
Motor-CAD具備電磁、熱、Lab、機(jī)械模塊�？赏瑫r(shí)對(duì)電機(jī)電磁、熱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

解析法有限元混合+快速有限元技術(shù)
Motor-CAD整個(gè)程序框架完全是為電機(jī)設(shè)計(jì)量身定制，優(yōu)化了有限元程序，采用高效的匯編語(yǔ)言撰寫有限元核心算法，極大的提高了計(jì)算效率，是傳統(tǒng)有限元軟件計(jì)算效率的數(shù)倍到數(shù)十倍。磁路法、熱路法、熱網(wǎng)絡(luò)法、有限元分析法、智能優(yōu)化算法混合算法。自動(dòng)剖分網(wǎng)格，設(shè)置邊界和自動(dòng)加密網(wǎng)格，周期陣列。

參數(shù)化+優(yōu)化
Motor-CAD支持參數(shù)化模型與參數(shù)化設(shè)置，參數(shù)化設(shè)計(jì)，選項(xiàng)卡式操作和自動(dòng)構(gòu)建3D模型，并支持參數(shù)相關(guān)性分析，采用OPT模塊或者第三方優(yōu)化軟件進(jìn)行靈敏度分析和優(yōu)化分析。優(yōu)化設(shè)計(jì)快速方便

熱設(shè)計(jì)
Motor-CAD是專業(yè)電機(jī)熱設(shè)計(jì)軟件，包含穩(wěn)態(tài)+瞬態(tài)熱計(jì)算，耦合電磁計(jì)算功能，內(nèi)置豐富的冷卻結(jié)構(gòu)，復(fù)雜的冷卻方式，能夠極高提高計(jì)算效率（數(shù)秒到數(shù)分鐘），同時(shí)包含熱路+有限元方法，自動(dòng)構(gòu)建熱網(wǎng)絡(luò)，集成工藝系數(shù)考慮對(duì)熱結(jié)果的修正。

自動(dòng)后處理
Motor-CAD計(jì)算完畢，無需進(jìn)行后處理操作，曲線、云圖、報(bào)表自動(dòng)化輸出

虛擬實(shí)驗(yàn)室LAB
Motor-CAD可以方便的對(duì)整車參數(shù)輸入，進(jìn)行路況圖譜計(jì)算。包括效率Map，DQ電感曲線，峰值轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，額定轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計(jì)算�？梢钥紤]電機(jī)+發(fā)電機(jī)，并考慮集成控制策略。

快速高效+易用
Motor-CAD硬件要求低，無需工作站；
不限制核數(shù)，支持多核并行；
MAP圖（5分鐘）筆記本電腦；
計(jì)算速度非常快，效率高；
操作簡(jiǎn)單，易上手；
中英文自由切換；
多個(gè)題目同時(shí)計(jì)算；
輕量化軟件

精度高
無論從核心算法，還是主要設(shè)計(jì)影響因素，甚至考慮到生產(chǎn)制造過程中的各種因素對(duì)實(shí)際性能的影響。因此Motor-CAD 的電磁、散熱、效率&功率Map等結(jié)果，和試驗(yàn)相比，有非常高的精度，完全滿足和涵蓋工程要求，尤其是產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段和初步設(shè)計(jì)階段。