电动马达的效率图变得容易

模拟电动机可以节省时间，最大限度地减少所需原型的数量，并实现创新，因为可以虚拟测试各种可能的设计。Ansys可以以多种方式模拟电动机:评估磁性，预测热行为，限制噪声振动影响，了解机器如何与电力电子设备相互作用。

随着Ansys 19的发布，我们很高兴在Ansys Maxwell中引入一种专门用于各种操作条件(速度，扭矩，电流等)的电机的新功能。想想电动或混合动力汽车:驾驶员需要动力来实现各种目的(加速时的高扭矩，巡航时的高速度)。机器设计人员在设计和控制此类电机时面临着巨大的挑战:当电机将在各种条件下使用时，如何优化其性能?

低速/高转矩条件下的最佳设计可能不是高速/低转矩条件下的最佳设计。最重要的是，对于给定的速度和扭矩，操作机器并限制其功耗的最佳方式是什么?设计人员不仅需要对一种操作条件进行高度精确的模拟，还需要了解机器在多种操作条件下的行为。

为了达到这个目的，我们很高兴地介绍Machine Toolkit。它可以作为我们的核心求解器的免费附加组件，并将帮助机器设计师制作效率图，以便他们了解电机如何全面运行。这是为了反映电机设计师的思维方式。

用户输入:

• 机器设置(永磁机或感应机)
• 本机特性如极数、最大电流、最大转速、控制类型等
• 用户想要得到的精度水平(速度点数，扭矩点)

面板输入机器特性

基于这些信息，工具包将处理流程的其余部分。它将创建一个参数分析，涵盖所有可能的操作条件。通常，几百次瞬态模拟是必要的。模拟由工具包启动。使用我们的分布式求解技术可以大大减少模拟时间:我们可以使用桌面或集群的多个核心并行求解模拟，而不是一个接一个地求解每个模拟。加速是惊人的:一个典型的加速比是使用10个内核，这个过程将减少9倍的模拟时间。它还具有很强的可扩展性:使用100个内核仍然可以提供接近90的速度!

一旦所有的模拟处理完毕，工具包就会收集每个条件下所有必要的单个机器性能，并开始多目标优化。工具包确定了机器的效率图:机器在每个扭矩/速度条件下应该如何使用，以及在此条件下机器的效率如何。一旦优化完成，我们将向用户提供所有等高线图(效率图、电流图、损耗图等)，以便用户验证其设计决策。

例如，内部永磁体效率图看起来像这样:

X轴表示速度(以rpm为单位)，Y轴表示扭矩(以牛顿计)。该地图告诉我们，当转速低于4,000rpm，扭矩低于250 NM时，电机效率更高(在0-100范围内)。

感应电机呈现出不同的效率图拓扑:

即使在高速和高扭矩下，与IPM机器相比，效率仍然很高。然而，感应电机在低速/低转矩时效率较低。提供一种以自动化方式确定效率图的方法对电机设计人员有很大的帮助。

此外，在分布式解决方案的帮助下，只需要几个小时就可以运行数百个瞬态模拟。几年前，创建一个单一的效率图需要花费数天时间，并且需要深入的科学编程知识。今天，整个过程是完全自动化的，而且速度非常快，可以在一天内测试各种各样的机器拓扑。