Motor-CAD(电机设计工具)

Motor CAD是由Ansys公司制作推出的一款用于开发电机的高级设计辅助软件，使用它不仅可以帮助用户评估整个工作范围内的电机拓扑和概念，它非常容易参数化，可用于电机的优化，同时还为用户们提供了一套专业独特的多物理场工具，只要用户合理的进行利用就能在这里生产磁性，热和机械模块，以执行所需的任何工作。而且，在软件中主要集成了EMag、Therm、Lab、Mech这四大模块，像EMag是能快速计算其电磁性能，Therm可以以秒为单位计算电机的热性能，Lab模块能使用电磁2D有限元求解器构建模型，Mech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，由此可见其软件功能是十分的专业强大、丰富全面，并只要有了这四大模板，那么就能允许用户快速，迭代地执行多物理场计算，因此用户也就可以在更短的时间内完成从概念到最终设计的过程，致力带来更好的用户使用体验。

Motor CAD 2025新增功能

1、新电动机模板

加速ANSYS Motor-CAD的EM模块中轴向通量机的设计，并补充Ansys Maxwell中的高级分析。提供了三个电动机拓扑，可以设计紧凑，更高的扭矩和轻质轴向通量电动机。

2、改进的工作流程

在ANSYS Motor-CAD的实验室模块中，通过高保真效率图提高精度和控制策略优化。现在，它包括用于通量和损耗图的量身定制的分辨率，性能映射的改进以及转子通量图后处理后处理，用于伤口连杆同步电动机。

3、增强的精度

从求解器中的各种增强功能中获得更高的精度。这些包括改进的网格控制和自适应模板的鲁棒优化，永久磁体和电枢绕组的丢失预测，热流求解器以及用于NVH分析的切向力。

软件特点

1、设计优化

Motor-CAD可以作为设计过程中不可或缺的一部分。通过与热回路和机械设计并行优化电磁模型，实现了真正的优化设计。通常，热设计方面一直待到设计过程结束，此时改变设计为时已晚，并且产生了不合标准的电动机。

2、对客户咨询的快速响应

客户通常希望将现有电机用于具有特定负载特性的给定应用。可用于使用其占空比分析功能快速建模负载规格。设计师没有清楚地了解电机/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。

3、快速量化设计变更

有时可能会提出材料或制造过程的变化。允许设计人员快速量化这些变化对电机性能的影响。

4、程序验证

可以轻松地将Motor-CAD机器性能计算与现有电机的测试进行比较。在进行这种验证时，用户可以深入了解影响机器性能的主要参数，因此可以使用这些知识来改进设计。

5、参数估计

通常很难（如果不是不可能的话）直接测量影响电动机性能的某些关键参数，例如：界面间隙，转子损耗。在许多情况下，可以通过将Motor-CAD输出与可以容易地测量的数据匹配来估计这些参数，例如，元件温度，定子损耗。例如，定子叠片和外壳之间的界面间隙可以改变，直到与T [定子]和T [外壳]的测量值给出匹配。

软件功能

一、分析方法

电动机的分析模型依赖于电磁场和广义力定理。以简化的形式，后一个定理指出，如果在基本转子运动过程中电流和磁链是恒定的，则电磁转矩（或力）由系统的协能或能量随转子位移的增加而给出。由于系统是电动马达，因此能量或余能可以表示为磁链和电流之间乘积的函数。此外，磁链被表示为电抗和电流之间的乘积。所以。所有开发的用于计算交流电动机中电磁转矩的分析模型都依赖于等效电路参数（电阻和电抗），这些参数可以具有固定值或可变值（线性或非线性）。因此，估计旋转电机中电磁转矩的任何分析模型的精度取决于表征电机参数的精度水平。

1、优点：

它为电动机的任何初步设计和分析提供了重要的起点。

分析方法基于可测量的物理参数，并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解决新的原型开发问题。

2、缺点：

旋转电机中仍然会发生物理现象（例如，杂散负载损失），无法进行数学建模，对于任何分析型电机模式，都必须使用几个简化的假设，否则精度可能会很低，除非在最重要的非线性影响下进行了显着改善 （例如，饱和度，铁芯损耗，风阻和摩擦损耗以及谐波）是通过电动机数学模型中足够多的元素来建模的。

二、数值模拟

电动机的数值建模具有电磁场理论的基础。 有几种数学方法，例如有限元方法（FEM）。 有限差分法（FDM），边界元法（BEM）来解决数值方法中的系统方程式无论这些方法的数学如何，都可以通过麦克斯韦应力理论，虚拟功（能量变化）或拉普拉斯方法估算电磁转矩 （励磁电流）

1、优点：

计算机功率和速度的逐步提高导致了一种情况，其中电机的数值分析已成功地用作研究和设计工具。在旋转机械中，使用最广泛的模型是二维

如果正确设置了问题设置，则旋转电机的数值建模通常会比估算模型的精度更高。

2、缺点：

2D模型仍然忽略了最终效应和三维涡流效应

3D模型虽然可能更精确，但需要多一两个数量级的计算机资源；

3D模型仍然超出了经济能力的范围。特别是在电机行业中，一天之内可能只需要针对一个电机的数十个设计版本。

在现代实践中，需要将分析模型和数值模型结合起来。通过分析建模优化的初步设计代表了进一步的数值模型的最佳初始解决方案。还有非常完善的组合数值和分析模型，可以对电动机进行数值模拟，并可以分析模拟驱动系统的外部电路（逆变器，连接件等）。