Численное моделирование было проверенным инструментом для поддержки развития электрических машин в течение многих лет. В связи с растущей потребностью в эффективности, экономии средств и производительности, связанной с объемом, возникают вопросы, требующие численного моделирования. Тенденция заключается в рассмотрении электропривода как системы, от проектирования магнитной цепи до моделирования цепи и охлаждения.
Картинная галерея
Взаимодействие различных компонентов системы, их сильная взаимозависимость друг с другом и физическое взаимодействие требуют процесса, который включает этап проектирования, разработки, производства и использования продуктов. Непрерывный процесс разработки на основе моделирования дает возможность сбалансировать сложные требования и превратить их в оптимальный продукт.
Симуляция досье
Как моделирование улучшает разработку продукта
Быстрый предварительный выбор на этапе проектирования
На ранних этапах определения продукта быстрый предварительный выбор имеет решающее значение для успеха. В течение нескольких дней должен быть составлен проект и определены основные параметры. Используя циклы нагрузки и диаграммы эффективности, можно определить основные свойства, например, для обычной работы, чтобы ограничить пространство проектирования. Например, для этого можно использовать программное обеспечение Motor CAD.
- Программное обеспечение Motor-CAD Therm создает полную модель системы в виде тепловой сети на основе предопределенных библиотек и проверенных настроек по умолчанию.
- Motor-CAD Emag дополняет магнитные свойства для различных условий эксплуатации, таких как холостой ход или полная нагрузка, с помощью автоматических расчетов 2D-FE.
- Motor-CAD Lab объединяет эффективность с циклом нагрузки, чтобы сравнить соответствие дизайна требованиям.
- Обширная библиотека типов машин и концепций охлаждения, а также высокая скорость вычислений в диапазоне нескольких минут позволяют целенаправленно адаптировать конструкцию в соответствии с тепловыми и магнитными свойствами в соответствии с требованиями.
На основе такой предварительно оптимизированной конструкции дальнейшие соображения с использованием расчета FEM и анализа CFD дают подробные отчеты с большей реалистичностью. Моделирование магнитного поля с помощью Ansys Maxwell отображает влияние трехмерных эффектов и обеспечивает устойчивость в различных сценариях.
Встреча пользователей технологии мехатронного привода
Основное внимание на встрече пользователей Mechatronic Drive Technology уделяется механическим компонентам зубчатых колес, сцеплений и тормозов, а также их конструкции, размерам и взаимодействию в общей мехатронной системе.
Больше информации
Влияние тепловых свойств привода
Примерами могут служить влияние навеса обмотки на магнитное поле, тепловое или электрическое размагничивание, а также поведение в случае таких ошибок, как короткое замыкание, эксцентриситет или осевое смещение. Ввиду большой важности тепловых свойств с точки зрения надежности, а также с точки зрения стоимости материалов (классы материалов для магнитов и изоляции), тепловые анализы проводятся для различных режимов работы. Это варьируется от рассмотрения отдельных компонентов с высоким уровнем детализации до общих соображений в сложных ситуациях установки в форме трехмерного анализа потока с использованием Ansys CFD и Ansys Icepak до системного анализа с использованием одномерных моделей потока в Ansys Simplorer.
Реалистично на высокой скорости
Для сочетания реализма, такого как тот, который обеспечивается трехмерным анализом, и скорости, необходимой для исследования динамического взаимодействия на системном уровне, метод уменьшения порядка моделей - например, с помощью сокращения моделей внутри Ansys - предлагает способ моделирования поведения (ПЗУ - модели уменьшенного порядка), сочетающие реальность и скорость расчета.
Автоматизированные инструменты для повторяющихся рабочих процессов
Однако взаимодействие может также включать в себя пространственно-распределенные переменные, например, в случае излучений шума, в которых распределенные магнитные интерфейсные силы возбуждают механическую структуру для вибрации. В прошлом такие междоменные рабочие процессы часто были экспертной задачей, поэтому Cadfem предлагает типичные рабочие процессы в виде автоматизированных инструментов, например Electric Drive Acoustic внутри Ansys, который предлагает быструю оценку структурных шумов для электродвигателей.
Подсказка к книге
Книга Практическое руководство по проектированию привода поможет вам выбрать основные компоненты систем электропривода: двигатель, редуктор, привод, сеть электропитания и их дополнительные компоненты. Расчет также ведется интенсивно.
Ansys поддерживает различные форматы и методы
Такие взаимодействия также включают в себя силовую электронику и управление, поэтому системные соображения все чаще объединяют физические компоненты с электроникой и встроенным программным обеспечением. Поскольку партнеры по разработке различных производителей часто обязаны предоставлять подходящие цифровые модели компонентов своих систем на этом этапе, Ansys поддерживает различные форматы и методы: FMU (функциональные модули макета) в виде инкапсулированных моделей или в виде симуляции, сокращенные модели с помощью ECE, LTI, сокращение мод., Метод подпространств Крылова, отдельные компоненты системы на основе Modelica и VHDL-AMS или многомерных карт (MOP - модель оптимального прогноза).
Лучшая системная интеграция и защита ноу-хау
С такими моделями поставщики могут внести свой вклад в разработку продуктов на основе моделей и, таким образом, добиться большей лояльности клиентов. Более тесное сотрудничество, основанное на цифровых моделях поведения, позволяет их клиентам лучше интегрировать свои системы, но в то же время инкапсулирует детали внутренней структуры их продуктов и таким образом защищает их интеллектуальную собственность.
Автоматизированные варианты исследований ускоряют разработку
Из-за разнообразных и часто конкурирующих требований - таких как производительность, пульсация крутящего момента, эффективность, уровень температуры, материал и производственные затраты - хороший дизайн требует знания соответствующих влияющих факторов в различных рабочих состояниях на ранней стадии.
Экспертиза отдельных конструкций вряд ли может поддержать систематическое развитие. Скорее, здесь необходимы автоматические исследования вариантов, которые включают все технические, но и нетехнические факторы, такие как затраты. Таким образом, сложные соображения для решения конфликтующих целей могут быть сделаны прозрачно, с высокой скоростью и с высокой удовлетворенностью клиентов.
Эксперт по моделированию Cadfem поддерживает этот процесс разработки, предлагая взаимосвязанные инструменты моделирования, эффективные рабочие процессы и опытную команду экспертов, которые привыкли к созданию междоменных решений.
Дополнительная информация о том, как мотор САПР поддерживает конструкцию электродвигателей
Motor-CAD - это программный пакет для проектирования электродвигателей и генераторов. Motor-CAD Emag, Motor-CAD Therm и Motor-CAD Lab могут учитывать электромагнитные характеристики и охлаждение на этапе проектирования. Все входы определяются через машинные поля ввода и сопоставляются с проверенными стандартными значениями. Поведение дизайна в разных профилях приложения рассчитывается за несколько минут, поэтому разработчики продукта могут быстро просмотреть различные варианты и постепенно усовершенствовать свой дизайн.
- Motor-CAD Therm: тепловые испытания в Motor-CAD основаны на тепловых сетях, что делает анализ чрезвычайно быстрым. Все тепловые сопротивления и емкости автоматически рассчитываются исходя из геометрических размеров определенной конструкции. Используемые алгоритмы поддерживают принудительную и свободную конвекцию, жидкостное охлаждение, излучение и теплопроводность. Подходящие модели для теплопередачи выбираются автоматически в зависимости от заданных механизмов охлаждения. Модель воздушного зазора охватывает ламинарную и турбулентную конвекцию. Обширная библиотека типовых компонентов (корпус, процесс охлаждения) и метрологически подтвержденные характеристические данные (например, влияние поверхностей, производственные процессы) обеспечивают быстрое и удобное для анализа определение анализа.
- Motor-CAD Emag: с помощью Motor-CAD Emag можно анализировать и улучшать рабочие характеристики различных типов машин. К ним относятся бесщеточные машины с постоянными магнитами, асинхронные машины, машины с переключаемым сопротивлением, машины с синхронным сопротивлением и синхронные машины. Геометрия, схема намотки, стратегия управления, материалы и параметры охлаждения определяются с помощью удобных масок ввода. Типичные сценарии испытаний предопределены и учитывают как магнитные, так и тепловые свойства конструкции. Анализы обычно длятся всего несколько секунд и, в дополнение к полевым распределениям, дают графики результатов, такие как крутящий момент в зависимости от скорости или зубчатый крутящий момент в зависимости от угла поворота.
- Лаборатория Motor-CAD. Для отображения различных рабочих точек электрических машин в Motor-CAD Lab имеются процедуры оценки использования машины. Карты эффективности показывают эффективность через скорость и крутящий момент. В сочетании с циклами движения или другими спектрами нагрузки могут быть определены различные сценарии применения и результирующие температурные профили, что позволяет оценить пригодность машины с точки зрения производительности, эффективности и охлаждения для предполагаемого применения.