Motor-CAD— 新能源驅動電機快速設計與優化工具

Motor-CAD作為一款專業的電機設計驗證工具，有著豐富的專業的電機模型庫，能夠輔助工程師實現電機快速引數化設計、多場耦合模擬效能評估與設計引數優化。同時，Motor-CAD整合在ANSYS產品體系解決方案中，與單學科專業CAE工具、機電控系統模擬工具（Twin Builder）等具有便捷的互動介面，能夠實現電機及相關產品全研發週期的效能評估和優化，幫助使用者更好地應對現代電機研發高效率、寬轉速範圍、高功率密度、低噪聲、低成本等的挑戰。

主要功能模組及特點

軟體共有電磁（EMag）、熱（Therm）、機械（Mech)、優化（Opt）和虛擬實驗室（Lab）五個模組，結合專業的前後處理功能及高效演算法，可實現磁熱雙向耦合等分析優化。涵蓋電機冷卻系統設計、迴圈工況效率與損耗優化等工程問題的解決方案，是傳統CAE模擬求解器數倍以上效率，更適合設計工程師。

- 電磁分析模組（EMag）

• 電機模型庫：無刷永磁（外轉子）/感性/開關磁阻/直流/同步/爪極/單相感應電機等

• 高效有限元演算法：同時兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度

• 引數化模型：磁鋼及定轉子/繞組/斜槽斜極

• 多工況(退磁/瞬態短路/負載和空載等)計算及後處理（指令碼編輯和二次開發）

- 熱分析模組（Therm）

• 各類冷卻型別及材料庫

• 熱路/風路自定義及熱路圖自動生成

• 熱網路/有限元混合演算法：兼顧精度和速度

• 穩態溫升/瞬態溫升曲線及齒槽/永磁體/繞組端部溫度場

• 關鍵節點壓力/流量/溫度/熱阻及耗散熱量顯示

- 機械模組（Mech）

• 不同轉速下轉子離心應力計算

• 平衡電磁設計和轉子應力設計

- 優化模組（Opt）

• 關聯幾何尺寸/繞組設計/驅動輸出等引數與效能分析，針對性優化

- 虛擬實驗室（LAB）

• 整合電機控制策略（MTPA/MEPA）及整車引數

• 適用牽引電機等複雜驅動及自定義複雜路譜工況

• 評估路況負載耗電量及電機平均效率及Map圖快速計算

• 支援整車工況點提取，基於效率MAP圖進行電機選型匹配較佳效率區

• 豐富的路況圖譜：NEDC、EUDC、ECE、EUDCL、UDDS、HWY、US06、JPN10、JPN15、JPN10.15、JP08、WLTP、Artemis

- 電機快速設計與效能評估

Motor-CAD內建了豐富的引數化電機庫（涵蓋20多年積累不同型別及冷卻形式電機模型資料），能夠實現基於模板的電機快速建模。求解器整合了磁路法/熱路法/熱網路法/有限元分析法/智慧優化演算法，可進行磁-熱-結構等多學科耦合下的高精度快速求解。通過後處理模組，實現效能指標的直觀顯示，同時利用優化模組，可進行機電產品引數靈敏度分析及多效能目標優化。Motor-CAD在同一軟體平臺下統領實現了電機的快速設計、多學科效能模擬評估、引數優化，減少了不同軟體工具進行模型和資料傳遞的問題，有效提升設計效率。

- 電機匹配整車迴圈工況效率分析

Motor-CAD Lab中電機飽和引數模型和損耗模型，可快速計算包括效率在內的各種Map圖，針對整車路譜工況點進行校核，同時繪製扭矩/速度特性，進一步分析在標準迴圈工況下電機效能的匹配情況，以及工況中瞬態溫升的校核分析。

- 電驅動系統潤滑冷卻詳細設計與驗證

Motor-CAD具有豐富的CAE介面，可結合其他專業軟體，構建電驅動系統的虛擬模擬環境，共同實現電驅動系統潤滑冷卻的詳細設計與效能評估。

聯合傳動系統軟體Romax，完成電機及傳動機構的各自潤滑冷卻系統的解耦設計，並進行電驅動潤滑冷卻系統損耗和溫升特性等指標模擬模擬。

耦合各專業三維有限元分析軟體，實現電驅動潤滑冷卻方案的精細化評估。無縫整合電磁模組Maxwell、熱模組AEDT Thermal，流體模組Fluent，進一步實現電機冷卻系統的溫度場三維模擬和精確量化。

基於臺架測試資料，對上述模型精度進行評估和標定。基於標定後的模型，開展引數靈敏度分析和魯棒性分析，充分考慮各類加工、裝配誤差等產生的影響，確保潤滑冷卻方案的可靠性。