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2016-10-28 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
ANSYS定制化電機(jī)設(shè)計(jì)流程
電機(jī)電磁設(shè)計(jì),特別是利用先進(jìn)有限元設(shè)計(jì)工具仿真和優(yōu)化電機(jī)電磁性能,本來(lái)是一個(gè)操作復(fù)雜、難度大、對(duì)工程師要求比較高的工作:既需要電機(jī)設(shè)計(jì)工程師有比較深厚的電機(jī)理論功底和豐富的電機(jī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),又需要電機(jī)設(shè)計(jì)工程師對(duì)有限元理論和有限元分析流程和技巧了解的比較透徹。ANSYS高級(jí)電機(jī)設(shè)計(jì)工具包,提供了專門針對(duì)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)和優(yōu)化的一鍵有限元建模、一鍵電機(jī)設(shè)計(jì)后處理(UDO和ToolKit)等強(qiáng)有力工具,將工程師徹底從繁瑣的有限元操作中解救出來(lái),直面電機(jī)設(shè)計(jì)的具體問(wèn)題。
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初始設(shè)計(jì)和一鍵有限元建模
基于磁路法的旋轉(zhuǎn)電機(jī)設(shè)計(jì)專家RMxprt,不僅能完成多達(dá)19種電機(jī)的磁路法計(jì)算,還能夠一鍵生成電機(jī)的二維和三維全參數(shù)化有限元分析模型,包括自動(dòng)建立幾何模型、設(shè)置材料屬性、網(wǎng)格剖分、邊界條件、外電路以及運(yùn)動(dòng)和求解選項(xiàng)等,并且RMxprt中設(shè)置的設(shè)計(jì)變量能夠無(wú)縫傳遞到Maxwell中,用于參數(shù)化、優(yōu)化設(shè)計(jì),極大地簡(jiǎn)化了電機(jī)電磁場(chǎng)有限元分析和瞬態(tài)性能優(yōu)化流程。
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高性能電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)
基于電磁場(chǎng)有限元分析的軟件Maxwell2D/3D,可通過(guò)對(duì)RMxprt直接輸出的有限元模型進(jìn)行簡(jiǎn)單修改,就可以完成電機(jī)各種正常和故障工況下的電磁性能分析,例如:齒槽轉(zhuǎn)矩、開路反電動(dòng)勢(shì)、額定負(fù)載特性、轉(zhuǎn)矩電流特性、繞組短路/斷路、導(dǎo)條斷裂等,并可直接設(shè)置或調(diào)用RMxprt設(shè)置的各種變量,對(duì)電機(jī)的各種瞬態(tài)特性進(jìn)行參數(shù)化/優(yōu)化設(shè)計(jì),還可利用HPC和DSO,加速電機(jī)電磁計(jì)算和性能優(yōu)化進(jìn)程。
DSO允許用戶將對(duì)結(jié)構(gòu)、線性或非線性材料、激勵(lì)、控制參數(shù)的參數(shù)化掃描或遺傳算法、Matlab優(yōu)化方案,分布到聯(lián)網(wǎng)的多個(gè)CPU核或計(jì)算節(jié)點(diǎn)上求解,最終在發(fā)起運(yùn)算的主節(jié)點(diǎn)上顯示完整的計(jì)算結(jié)果,這種高性能計(jì)算機(jī)制大幅提升了參數(shù)化掃描和優(yōu)化設(shè)計(jì)的速度。
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一鍵電機(jī)后處理
用戶自定義輸出(UDO)
UDO是Maxwell內(nèi)置的、針對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的后處理工具,能夠在電磁場(chǎng)有限元計(jì)算完成之后,直接輸出電機(jī)的輸入輸出功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、各種損耗、LdLq、效率以及功率因素等電磁性能數(shù)據(jù)。
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定制化電機(jī)設(shè)計(jì)工具包(ToolKit)
ToolKit是Maxwell內(nèi)置的、針對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的定制化后處理工具,能夠一鍵完成永磁電機(jī)的效率Map圖、損耗Map圖、LdLq以及電流的Map圖,一鍵輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線等功能,采用單位電流最大轉(zhuǎn)矩輸出(MPTA)的控制算法,并考慮溫度、頻變交流電阻、斜槽、不同頻率下鐵耗系數(shù)等對(duì)電機(jī)性能的影響。
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ANSYS定制化電纜設(shè)計(jì)流程
電纜設(shè)計(jì)規(guī)格多,工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)表明,采用CAD軟件進(jìn)行電氣設(shè)計(jì),不僅人工工作量大、設(shè)計(jì)效率低、重復(fù)勞動(dòng)多,而且容易出錯(cuò),無(wú)法保證各設(shè)計(jì)階段之間設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的一致性。ANSYS電纜設(shè)計(jì)工具包可幫助用戶實(shí)現(xiàn)參數(shù)化幾何建模,并通過(guò)算法技術(shù)處理,使用二維幾何計(jì)算模型,反映真實(shí)三維電纜實(shí)體結(jié)果,能快速、高效建立模型并求解,通過(guò)電磁性能分析、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化、高性能計(jì)算、電磁參數(shù)和系統(tǒng)模型提取,將電纜和系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳導(dǎo)干擾分析結(jié)合起來(lái),提高工作效率并加快電纜設(shè)計(jì)流程。
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參數(shù)化建模
Maxwell內(nèi)置的、定制化電纜設(shè)計(jì)工具包(ToolKit)是基于開放式的Python語(yǔ)言開發(fā)的腳本程序,能夠通過(guò)輸入功率線、護(hù)套、冷卻管等尺寸參數(shù)和材料,一鍵自動(dòng)生成電纜的幾何模型,修改模型參數(shù)十分方便,且能自動(dòng)實(shí)時(shí)更新幾何尺寸。
電纜設(shè)計(jì)時(shí)為了提供電纜線利用率,考慮電流趨膚效應(yīng)等影響,需要對(duì)線芯換位處理,即通常采用絞線。定制化電纜設(shè)計(jì)工具包(ToolKit)充分考慮了各種換位絞線策略,通過(guò)簡(jiǎn)單定義絞線半徑和節(jié)距,直觀地用二維模型精確地處理三維結(jié)構(gòu),且軟件在計(jì)算時(shí)充分考慮了定義絞線后的參數(shù)變化。
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高性能電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)
Maxwell內(nèi)置多種求解器,可實(shí)現(xiàn)定制化設(shè)計(jì)電纜的靜磁場(chǎng)、渦流場(chǎng)、瞬態(tài)磁場(chǎng),靜電場(chǎng)、直流傳導(dǎo)場(chǎng)和瞬態(tài)電場(chǎng)性能分析,能夠精確地提取電纜模型的交流電阻、電容、電感等,更可以直觀地查看電纜截面上的電場(chǎng)、磁場(chǎng)分布云圖,精確讀取任意坐標(biāo)位置下的場(chǎng)數(shù)據(jù)。
Maxwell瞬態(tài)求解器可外加任意波形的電壓源或者電流源激勵(lì),仿真在雷擊瞬間大電流涌入下電纜的磁場(chǎng)變化過(guò)程,動(dòng)態(tài)顯示能量的變化過(guò)程,同時(shí)考慮鎧裝材料的非線性、電渦流和磁擴(kuò)散等。
Maxwell定制化電纜設(shè)計(jì)工具包(ToolKit)創(chuàng)建的幾何模型可以直接傳遞到準(zhǔn)靜態(tài)邊界元Q3D中求解,也可以直接將第三方布線/繪圖工具得到電纜復(fù)雜的三維幾何模型導(dǎo)入Q3D,通過(guò)電磁計(jì)算能夠直接得到電纜的場(chǎng)分布,包括電壓分布,電流分布,電場(chǎng)和磁場(chǎng)等,以及RLCG寄生參數(shù)矩陣等參數(shù),還可以對(duì)定制化電纜模型進(jìn)行參數(shù)化和優(yōu)化設(shè)計(jì)。
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系統(tǒng)傳導(dǎo)干擾分析
Maxwell/Q3D實(shí)現(xiàn)電纜電磁分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)后,可直接輸出電纜電磁參數(shù)/RLCG寄生參數(shù),通過(guò)協(xié)同仿真和模型降階技術(shù),鏈接到Simplorer電路/系統(tǒng)設(shè)計(jì),從而取代設(shè)備與負(fù)載間理想的電氣連接線,實(shí)現(xiàn)高精度系統(tǒng)建模。
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