Ansys Motor-CAD 2022R2功能更新介紹

1背景描述

Ansys Motor-CAD 2022R2主要更新包含NVH 功能增強(qiáng)、電機(jī)建模功能改進(jìn)、新的基于RPC服務(wù)的腳本環(huán)境、Motor-CAD導(dǎo)入Maxwell功能更新、Motor-CAD導(dǎo)入optiSLang功能更新等，本文將分別從上述五個方面來進(jìn)行介紹。

2 NVH功能增強(qiáng)

在2022R2版本中，軟件對聲學(xué)模型進(jìn)行了更新。增加了無限長圓柱體聲學(xué)模型，用戶可以更好地預(yù)測低頻聲輻射。同時可考慮定子振動轉(zhuǎn)化為從電機(jī)輻射出去的聲音的輻射效率。在此前版本中，等效輻射功率(ERP)對電機(jī)之間的比較是一個很好的值，但它大大高估低頻時的噪聲，此時聲音的波長遠(yuǎn)大于電機(jī)的尺寸，因此，對于低頻噪聲評估存在一些偏差。 軟件也對聲學(xué)加權(quán)模型進(jìn)行了更新，聲學(xué)模型增加A計權(quán)選項，以使得計算結(jié)果更接近人耳對噪聲級的感知。

等效輻射功率(ERP)與無限長圓柱體聲學(xué)模型

同時，在2022R2版本中，Motor-CAD的噪聲預(yù)測結(jié)果可導(dǎo)入Ansys Sound(SAS)，便于用戶進(jìn)行噪音回放和計算心理聲學(xué)指標(biāo)。通過使用聲音合成器可在完整的聲學(xué)環(huán)境中聽到預(yù)測的電機(jī)噪聲，也包括風(fēng)和輪胎的測量掩蔽噪聲。



Ansys Sound(SAS)

3電機(jī)建模功能改進(jìn)

在2022R2版本中，對于同步電機(jī)Lab模型，用戶可以對構(gòu)建Lab模型的分辨率進(jìn)行指定，實現(xiàn)高保真效率map和驅(qū)動周期的分析，同時，用戶可對插值算法進(jìn)行選擇。



Lab模型的分辨率設(shè)定



插值算法選擇 對電勵磁同步電機(jī)而言，2022R2版本增加轉(zhuǎn)子/定子損耗偏置比設(shè)置，該設(shè)置能夠調(diào)整控制策略，達(dá)到在轉(zhuǎn)子和定子之間分配焦耳損耗的目的，通過調(diào)整損耗偏置比，有助于確保最大限度地提高連續(xù)運(yùn)行能力。



電勵磁同步電機(jī)



轉(zhuǎn)子/定子損耗偏置比設(shè)置

4新的基于RPC服務(wù)的腳本環(huán)境

在2022R2版本中，軟件新增了新的通信方法 JSON-RPC，其取代了以往Python/MATLAB環(huán)境中的ActiveX，通過Motor-CAD啟動RPC服務(wù)，軟件將使用新的Python模組連接到RPC服務(wù)，新的Motor-CAD_Methods Python模組是隨最新版本一起安裝的，用戶無需單獨(dú)再安裝。用戶將Motor-CAD對象附加到Motor-CAD實例當(dāng)中有新舊兩種方法，分別見下圖所示。



舊方法



新方法

RPC中使用的語法或行為可以與 ActiveX 保持相同，在2022 R2版本中，RPC可使用所有ActiveX命令，RPC默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，用戶需要在Defaults.INI (RPC_Enabled)中啟用，設(shè)置方法為Defaults>>Automation， RPC適用于Python/MATLAB編程環(huán)境，含有大多數(shù)常見函數(shù)的文檔字符串和錯誤消息。



RPC啟用

5 Motor-CAD導(dǎo)入Maxwell功能更新

在2022R2版本中，增添加了新的UDPs。在BPM中，在轉(zhuǎn)子和磁鋼中，新增Surface Radial和Surface Parallel兩個參數(shù)，分別表示徑向充磁及平行充磁。

在定子中，新增Parallel Tooth和ParallelTooth Square Base，分別表示平行齒和底部方形平行齒，在老版本中，UDP無法直接對齒寬進(jìn)行給定。在SRM中，在現(xiàn)有UDP中增加了定子齒Taper Angle參數(shù)。



BPM

在Motor-CAD導(dǎo)入到Maxwell模型中，有時會有很多小的圓弧或線段構(gòu)成了模型，這會給求解帶來一定的時間消耗，降低計算效率，新版本能夠啟用或禁用“Continuous Entities合并”，這會合并多段線區(qū)域內(nèi)的Continuous Entities，使得模型更加連續(xù)，加快計算速度，提高計算效率。

Continuous Entities合并

合并多段線后的有限元模型

在2022R2版本中，軟件改進(jìn)了使用導(dǎo)入DXF建模時的多段線檢測和創(chuàng)建。在以往的版本中， Motor-CAD使用DXF建模后，對導(dǎo)入到Maxwell中的模型的多段線進(jìn)行檢測和創(chuàng)建，新版本能夠替換DXF幾何圖形中在 Maxwell中無效的圓弧，例如，Maxwell使用直線替換小圓弧，以便更加高效地進(jìn)行求解計算。



Motor-CAD使用DXF建模后導(dǎo)入到Maxwell中的模型

Motor-CAD導(dǎo)入Maxwell功能更新總結(jié)如下： (1)更高的UDP覆蓋率提供了更快的網(wǎng)格劃分，并且能夠在Maxwell中使用參數(shù)化幾何圖形； (2)使用Continuous Entities功能時，可以對多段線區(qū)域內(nèi)的圓弧或線段進(jìn)行合并，縮短了導(dǎo)出模型的生成時間； (3)改進(jìn)了基于DXF的模型的多段線檢測和創(chuàng)建，可以將自定義幾何形狀精確地傳輸?shù)組axwell中； (4)能夠?qū)С龊颓蠼?D模型，使得模型在Maxwell中，通過有限元求解器來準(zhǔn)確計算端部效應(yīng)等； (5)能夠使用Maxwell的Clone Mesh，使用此功能時，用戶必須在Maxwell中選擇此選項。

6 Motor-CAD導(dǎo)入optiSLang功能更新

在2022R2版本中，匝數(shù)可作為輸入?yún)?shù)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，以便于用戶對多絞線繞組進(jìn)行優(yōu)化。在Lab模塊中，匝數(shù)具備縮放功能，支持非整數(shù)匝數(shù)值的計算，匝數(shù)對電磁性能有較大影響，在敏感性分析階段時，匝數(shù)縮放功能能確保使用連續(xù)的匝數(shù)范圍，從而簡化MOP的生成并提高其精確度。



匝數(shù)縮放功能



Lab模塊中非整數(shù)匝數(shù)計算



連續(xù)匝數(shù)范圍 在優(yōu)化分析階段，用戶可以設(shè)置一個離散的整數(shù)范圍，以確保結(jié)果僅顯示可行的繞組設(shè)計方案，下例中，在兩個不同的繞組匝數(shù)值處出現(xiàn)兩個不同的帕累托前沿，從結(jié)果可以清晰看到，線圈匝數(shù)是用于優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。



兩個不同繞組匝數(shù)出現(xiàn)兩個不同帕累托前沿 本例中匝數(shù)的參數(shù)化范圍設(shè)置見下圖所示。



匝數(shù)參數(shù)化范圍設(shè)置 用戶需要注意的是，目前版本匝數(shù)作為參數(shù)化功能僅適用于多絞線繞組BPM電機(jī)類型。 在2022R2版本中，在OptiSLang_Integrated_Export_Tutorial的末尾增加了一節(jié)新內(nèi)容，該節(jié)內(nèi)容介紹了有關(guān)如何自定義腳本,更改輸入、輸出或進(jìn)行分析的指南和示例，在自動導(dǎo)出的腳本功能中，當(dāng)前版本不包含這些功能，新增內(nèi)容為用戶提供了完整的自由度，使用戶能夠?qū)⒆詣訉?dǎo)出腳本的優(yōu)勢與完全自定義優(yōu)化的能力相結(jié)合，實現(xiàn)更靈活的優(yōu)化分析。

Motor-CAD Software Tutorial

OptiSLang_Integrated_Export_Tutorial末尾新增內(nèi)容

7總結(jié)

Ansys Motor-CAD 2022R2功能更新主要包含NVH 功能增強(qiáng)、電機(jī)建模功能改進(jìn)、新的基于RPC服務(wù)的腳本環(huán)境、Motor-CAD導(dǎo)入Maxwell功能更新、Motor-CAD導(dǎo)入optiSLang功能更新等，這些功能更新對于電機(jī)分析設(shè)計來說具有十分重要的意義，能夠更加高效、快速、準(zhǔn)確的評估出電機(jī)的性能，使得電機(jī)設(shè)計變得更加合理、準(zhǔn)確，為廣大電磁工程師進(jìn)行電機(jī)優(yōu)化設(shè)計提供了方法參考與指導(dǎo)。

審核編輯：劉清