ANSYS Motor CAD(电机设计软件)

ANSYS Motor CAD是由ANSYS公司打造的一款电机设计专用工具，可用于在全扭矩-转速工作范围内进行快速多物理场仿真。集成了包括磁路法、热路法、热网络法、有限元分析法、智能优化算法等多种科学计算方法，通过这些算法，您可以快速的执行多物理场计算，并针对设计的性能、效率和尺寸进行优化，让您可以在短时间内完成设计。同时ANSYS Motor CAD采用了高效的汇编语言撰写有限元核心算法，大大的提高了计算效率，为您节省出更多的时间，从而提高整体的设计效率。

ANSYS Motor CAD新功能

1、轴向磁通电机

增强的多切片支持，可为轴向磁通电机（AFM）提供更准确的设计功能。之前版本中引入的AFM模板（支持电磁和实验室模块中的单拓扑和双拓扑），这一改进简化了开发流程，并提高了设计保真度。

2、预应力机械结构完整性

现在，机械模块使用户能够评估和计算预应力和离心力的组合，从而在设计周期早期阶段提供对结构性能的关键洞察。该功能使工程师能够解决由于转子箍带以及轴和转子叠片之间的压合而导致的预紧力对机械完整性的影响，从而推动更稳健可靠的产品设计。

3、基于比率的WRSM建模

增强的基于比率的绕线式转子同步电机（WRSM）建模，可在设计空间探索过程中实现稳健的几何变化仿真。这对于大规模参数分析和设计研究至关重要，也是确保模型鲁棒性的强大工具。

功能介绍

一、电磁学

ANSYS Motor-CAD的EMag模块将基于2D瞬态有限元的方法与针对不同电机的分析方法相结合，以快速计算其电磁性能。EMag用于计算转矩，功率，效率，转矩脉动，损耗，电流，磁链，电感和力。它还可以计算损耗，包括铜损耗，铁损耗，绕组中与频率相关的损耗以及诸如磁铁和轴之类的固体部件中的涡流损耗。Motor-CAD的基于模板的编辑器使您可以轻松，轻松地设置几何形状并进行高级计算。Motor-CAD十分灵活，允许用户尝试不同的选项，例如自定义绕组模式或从DXF导入自己的几何形状。

二、热性能

ANSYS Motor-CAD的Therm模块以秒为单位计算电机的热性能，包括稳态和瞬态运行条件下电机组件的温度。在对复杂的占空比（例如牵引电动机驱动周期）和应用程序（例如电梯负载周期）进行建模时，Motor-CAD中的快速仿真非常有用。

Motor-CAD使用分析集总参数热建模技术，该技术会根据用户的输入（例如几何形状，材料，冷却类型等）自动设置。根据这些输入，将自动计算所有热阻和电容。不需要了解复杂的传热现象，例如对流的无量纲分析相关性。集总电路技术可加快热分析速度，并允许进行假设测试。对主要传热路径的充分了解使工程师可以优化机器的冷却性能。

三、驱动周期

ANSYS Motor-CAD的实验室模块在整个工作范围内分析机器性能。用户可以快速创建效率和损耗图，绘制扭矩/速度特性，研究受热约束的工作范围并分析整个驾驶周期的性能。

Lab模块最初使用电磁2D有限元求解器构建模型。它通过不同电流幅值，相位超前角和频率的整个范围扫描机器的性能，以建立机器的等效模型。等效模型与控制策略一起使用，以计算整个工作范围内的性能。快速生成诸如效率图，转矩/速度曲线和损耗图之类的输出。用户可以输入时间/扭矩/速度占空比，或使用内置的车辆模型生成一个。实验室模块计算该周期内的电流，电压和损耗，并输出详细的损耗与时间的关系曲线。这可以通过热模型来解决，以计算整个周期内的温度升高。用户还可以计算受热限制的连续转矩/速度特性。输入最大绕组温度和最大磁体温度极限，并共同求解热模型，控制模型和损耗模型，以计算电机在整个速度范围内的连续转矩/速度曲线。

四、机械

ANSYS Motor-CAD Mech提供了对离心力在转子中引起的机械应变，应力和位移的快速估计。在高速旋转电机中，确保结构完整性是一项重大挑战。力学计算使用带有自适应网格的二维线性有限元求解器。通过在设计过程中考虑机械约束，电动机设计人员可以确定转子的尺寸，以实现最佳的电磁性能，同时确保工业可行性和在机器全速范围内的安全运行。

五、详细的设计，分析和验证

为了进行详细设计，深入分析和验证电动机设计，可以将ANSYS Motor-CAD模型转移到ANSYS Maxwell，ANSYS Icepak和ANSYS Fluent中。将这些求解器与Motor-CAD结合使用可提供高保真2D / 3D分析功能，使您能够分析最终效果，退磁，铁损，磁滞，噪声振动苛刻性（NVH）以及完成设计所需的其他高级电磁现象电机冷却系统。在ANSYS电机设计流程中增加了Motor-CAD，为电机设计创建了完整的端到端工作流程。