使用 Ansys Motor-CAD 的自适应模板加速创新

应对现代电机设计挑战

电机设计不断发展，Ansys 正在通过创新解决方案引领潮流，不断突破可能的界限。随着电动汽车、工业自动化和可再生能源系统的快速增长，对优化电机的需求从未如此之高。工程师面临着越来越大的压力，他们需要开发更高效、更紧凑、更经济高效的电机，同时满足日益严格的性能要求。Ansys Motor-CAD 是世界领先的专用电机设计软件，用于电机的多物理场仿真。

Ansys Motor-CAD 长期以来一直因其全面的参数化电机设计功能而受到重视。基于模板的直观设置和嵌入式多物理场专业知识简化了设计过程。工程师依靠其内置模板快速开发新的电机设计，包括绕组和冷却系统。这种仿真驱动的方法变得至关重要，因为现代电机必须平衡包括电磁效率、热管理、机械完整性和制造约束在内的竞争因素。在实际生产之前对设计进行虚拟原型制作的能力可以节省时间和资源，同时使工程师能够探索比传统方法更多的设计迭代。

 

图 1：Motor-CAD 的内置模板支持对磁体（左上和右）、柱子（左下）和磁极 V 角（右下）等几何形状进行用户友好的参数定义。

自适应几何图形模板的强大功能

Motor-CAD 最近推出的自适应几何模板改进了工程师进行电机设计和优化的方式。此创新功能包含在 2024 版本中，并将继续得到增强。它允许工程师使用 Python 命令轻松修改内置模板，从而提高了基于模板的建模方法的灵活性。在为标准模板可能无法完全满足独特设计要求或可提高性能的创新几何特征的特殊应用设计电机时，这种灵活性至关重要。

此功能特别强大的是与 Motor-CAD 现有功能的无缝集成。工程师甚至可以导入 DXF 文件、组合不同的组件和修改几何元素，同时保持网格划分、材料属性和计算参数等关键方面的完全自动化。2D 电磁 FEA 求解器直接与适应的几何图形配合使用，支持从效率映射到噪声振动粗糙度计算的所有内容。使用自适应模板定义的设计修改可以在所有相关物理场域中进行评估，从电磁性能到热行为和机械应力。

下图显示了自适应几何模板功能的一个示例，其中它用于修改内置的内部永磁体 （IPM） V 形腹板转子模板。工程师可以创建自定义参数，这些参数使用贝塞尔曲线重新参数化磁通量导向，从而生成将 Motor-CAD 的内置功能与用户定义的自定义功能相结合的混合模板。这些修改可以通过几何界面立即访问，从而实现快速迭代和设计更新。微调磁通量势垒和磁体形状等复杂几何特征的能力可以显著提高性能、效率和可制造性。

 

图 2：添加到现有几何模板的三个自定义参数示例

 

图 3：用于定义自定义几何对象的示例 Python 脚本

 

 

图 4：使用自适应模板重新参数化的 IPM V 型腹板转子磁通量导向几何结构示例

 

      

图 5：自适应模板可以创建自定义梯形转子管道（左）和成型转子腔（右）

加速电机设计

Motor-CAD 中的自适应模板功能在电机设计的早期阶段特别有用。在保持参数化设计的稳健性的同时快速探索创新几何配置的能力有助于加快开发过程。工程师可以进一步推动他们的设计，以更大的自由度优化性能和制造要求。这种早期阶段的灵活性使工程师能够确定有前途的设计方向，并避免在开发周期后期进行代价高昂的更改。

通过将传统模板的优势与新的几何灵活性相结合，Motor-CAD 使工程师能够创建更具竞争力和创新性的电机设计。这种方法在新兴应用中特别有价值，例如电动飞机推进或高性能工业驱动器，在这些应用中，传统电机设计可能无法满足对功率密度和效率的极端要求。

对于从事电机设计的人员，Motor-CAD 自适应模板可实现更快的迭代周期、更广泛的优化可能性和更好的电机性能。它能够执行高级多物理场仿真，同时保持用户友好的参数控制，这对于经验丰富的电机设计人员和该领域的新手来说都是无价之宝。强大的仿真功能与灵活的几何创建相结合，可帮助工程师突破电机设计的可能性，从而推动推动各行各业电气化的未来。