ANSYS Motor-CAD(电机仿真工具) v12.1.17 官方版

　　ANSYS Motor-CAD是一款功能非常强大专业的电机仿真设计软件，使用这款软件机电设计师能够快速分析设计变更对电机性能的影响，帮助设计师快速精准的设计最佳解决方案，通过该软件用户可以充分了解哪些设计变量对机械性能造成的影响，便于用户对机电设计进行调整优化；ANSYS Motor-CAD功能强大、监督专业，通过该软件用户可在整个转矩速度范围内对电机的电磁、热、机械传动周期等进行仿真模拟，帮助设计师进行可视化机械部件设计，为机电设计师提供更专业高效的机电设计环境。

软件功能

　　·设计优化

　　电机CAD可作为设计过程的一个组成部分。通过对电磁模型的优化，结合热路和机械设计，实现了真正的优化设计。通常，热设计方面被留到设计过程结束，在这一点上，它是太晚了，以改变设计和低于标准的电机生产。

　　·快速响应客户的询问

　　通常客户希望使用现有的电机用于具有特定负载特性的给定应用。利用电机CAD的占空比分析功能，可以快速建立电机负载模型。设计师清楚地了解电机/驱动器组合是否足以完成任务，并且客户有安全感，设计师已经充分调查了他的询问，因此有助于赢得订单

　　·设计变更的快速量化

　　—有时可能会提出材料或制造工艺的变更。电机CAD允许设计者快速量化这些变化对电机性能的影响

　　·程序验证

　　很容易将机器性能的电机CAD计算与现有电机的测试进行比较。在进行此类验证时，用户对影响机器性能的主要参数有了深入的了解，因此可以利用这些知识改进设计。

　　·参数估计

　　直接测量影响电机性能的某些关键参数（如接口间隙、转子损耗）通常非常困难（如果不是不可能的话）。在许多情况下，这些参数可以通过匹配电机CAD输出和易于测量的数据来估计，例如部件温度、定子损耗。例如，定子叠片和外壳之间的接口间隙可以改变，直到与T[定子]和T[外壳]的测量值匹配为止。

　　·灵敏度分析和稳健设计

　　很容易改变输入参数并检查对机器性能、温度分布等的影响。灵敏度分析可用于尺寸公差、材料性能、浸渍优度、界面间隙、，绘制机器性能变化图。这可用于深入了解机器中哪些是关键设计变量。在稳健设计技术中，它也可以扩展为系统模型的一部分，如6西格玛。整个计算过程以及相关参数的变化可以通过ActiveX技术或内置的灵敏度分析工具实现自动化。

软件特色

　　·无需设计工具费用

　　·快速计算

　　·减少原型需求

　　·使客户对公司的设计能力充满信心

　　·执行时间短-即使在计算瞬态时

　　·提供专家支持

　　·降低原型成本

　　·使客户对公司的设计能力充满信心

　　·问题定义时间短-尤其是使用电机CAD中使用的复杂用户界面时

　　·深入了解了热设计在哪里受到影响，以及设计工作在哪里受到影响

　　·问题定义时间短-尤其是使用电机CAD中使用的复杂用户界面时

　　·易于后期处理-特别是当使用复杂的用户界面用于汽车CAD

　　·开发/维护内部集中电路程序所需的时间/精力

官方教程

　　visualbasic脚本（vbs）文件可用于生成电机CAD电磁建模的几何图形和区域。这允许使用电机CAD中不可用的自定义参数化几何图形。

　　可以在ActiveX命令页中找到可用的脚本命令。

　　下面是一个显示脚本使用的示例。

　　在本例中，最初使用此几何体导出选项创建vbs文件。然后编辑此文件以演示如何自定义几何图形和区域。

　　创建VB FEA脚本文件。

　　启动电机CAD并将模型类型设置为磁性，如下所示：

　　选择要BPM的电机类型，如下所示：

　　用于初始导出的几何图形基于标准的内部V（腹板）几何图形。可从转子类型下拉列表中选择，如下所示：

　　默认V（腹板）转子几何结构如下所示：

　　在本例中，磁铁层尖端的形状将根据磁铁厚度改变为半圆，而不是平行于转子表面的标准弧，见下文。

　　为了创造修改所需的空间，请更改以下转子尺寸参数，如下所示：

　　通过选择“E-Magnetics”选项卡下的“FEA Editor”选项卡，可以预览将在电磁解算器中使用的标准几何体和区域，如下所示：

　　该几何图形可以以vbs脚本的形式导出，该脚本可以在电机CAD中运行。要执行此操作，请使用主菜单->文件->几何体导出选项或按Ctrl+E打开导出对话框，如下所示：

　　选择VB FEA脚本选项，并为生成的vbs文件选择合适的位置。单击“导出”生成文件。

　　VB脚本文件结构

　　FEA脚本文件的结构采用从电机CAD调用的主函数的形式。生成的文件用标识的各个部分进行注释。要在Motor CAD中查看文件，请使用“脚本”选项卡上的“加载”按钮，如下所示：

　　“几何图形”部分包含使用极坐标系（R，T）添加直线和圆弧的基本绘图命令。因为几何图形的来源是一个标准的电机CAD模型，所以要绘制的几何图形的每个部分都在脚本中标识。这有助于确定要修改的部分，见下文：

　　从下面的几何结构可以看出，磁铁层末端的现有弧将被新弧取代，并计算其中心。

　　可以在脚本文件中标识现有弧，如下所示。

　　由于新的弧是半圆，它们的中心将位于外层角点之间的中点上。新的arc命令可以定义如下：

　　可以通过单击“脚本”选项卡上的“运行”按钮来运行编辑的脚本，如下所示：

　　生成的脚本包括运行电磁模拟的命令。结果如下所示。注意磁铁层末端的新形状。

　　从脚本文件定义几何图形和区域时，详细信息存储为DXF几何图形导入和自定义区域。应注意的是，在电机CAD中保存的任何几何图形和区域都将被新的几何图形和区域覆盖。

分析方法

　　电机的分析模型是基于电磁场和广义力定理。在简化形式中，后一个定理指出，如果电流和磁链在基本转子运动期间是恒定的，电磁转矩（或力）由系统能量或能量随转子位移增量的变化给出。由于系统是一个电机，能量或余能可以表示为磁链和电流乘积的函数。此外，磁链表示为电抗和电流之间的乘积。因此，所有计算交流电机电磁转矩的分析模型都依赖于具有固定或可变（线性或非线性）值的等效电路参数（电阻和电抗）。因此，任何估算旋转电机电磁转矩的分析模型的精度取决于表征电机参数的精度水平。

　　优势：

　　·它为电动机的任何初步设计和分析提供了一个重要的起点。

　　·分析方法基于可测量的物理参数，允许包含非线性效应。因此，许多电机设计人员通过使用分析工具来开发新的原型。

　　缺点：

　　·旋转电机中仍存在物理现象（例如杂散负载损耗），尚无法进行数学建模。

　　·对于任何分析电机模型，都需要一些简化的假设。

　　·如果通过电机数学模型中足够多的元素来模拟最重要的非线性效应（即饱和、铁心损耗、风阻和摩擦损耗以及谐波），则精度可能较低，除非显著提高。

　　数值模拟

　　电机的数值模拟有其电磁场理论的基础。数值方法中求解系统方程的数学方法有有限元法、有限差分法、边界元法等。不管这些方法的数学原理如何，电磁转矩都是用麦克斯韦应力理论、虚功（能量变化）或拉普拉斯方法（磁化电流）估算的。

　　优势：

　　·随着计算机功率和速度的不断提高，电机的数值分析已成为一种研究和设计工具。在旋转机械中，应用最广泛的模型是二维模型

　　·如果问题设置正确，旋转电机的数值建模通常会导致估计结果的精度高于分析建模

　　缺点：

　　·二维模型仍然忽略了端部效应和三维涡流效应。

　　·三维模型虽然可能更精确，但需要一到两个数量级的计算机资源；

　　·三维模型仍然超出了经济可行性的范围，特别是在电机行业，一天内可能只需要一台电机的几十个设计版本。。

　　在现代实践中，需要分析建模和数值建模相结合。通过分析模型优化的初步设计代表了进一步数值模型的最佳初始解。还有非常完善的数值和分析模型，可以对电机进行数值模拟，并对驱动系统的外部电路（逆变器、连接等）进行分析模拟