电机快速数字设计方案分享

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电机快速数字设计软件是基于伏图（Simdroid）通用仿真平台开发的，它涵盖了磁路、电磁、结构、热流以及优化理论等多个学科领域。该软件具有电机方案快速磁路设计、多物理场仿真设计以及性能优化设计等多个仿真应用功能，同时具备一键有限元建模功能，可快速实现物理场建模分析。它适用于电机的初期方案设计与优化、电磁方案的详细分析设计与优化、结构强度以及振动问题的分析与优化、冷却系统的设计分析与优化。

背景说明：

电机经过一百多年的发展，其理论和工程实践已非常完善，同时随着控制器和控制理论的完善，然而在电机数字设计和数字实验的应用仍然不够充分。电机的数字设计与数字实验主要包括电磁、结构和热流三个方面，传统的电机设计应用方法，其计算量和流程繁琐复杂，效率低下，且只能得到电机各个方面性能的初步结果，无法获得精确的性能结果，更难以考虑各物理场性能的耦合问题。因此，需要针对电机数字设计和数字实验应用开发相应的设计仿真应用平台，根据用户需求定制开发专用设计仿真功能，帮助用户加快数字设计和数字实验，从而缩短研发周期，降低研发成本。

功能特点：

电机快速数字设计软件基于伏图（Simdroid）通用仿真平台进行开发设计，涵盖了磁路、电磁、结构、热流以及优化理论等多个学科领域，以实现电机全流程设计为目标，具备电机方案快速磁路设计、多物理场仿真设计以及性能优化设计等多个仿真应用功能，同时具备一键有限元建模功能，快速实现物理场建模分析。

• 适用于电机的初期方案设计与优化。内置常用的电机全参数化建模模板，实现电机初期方案的快速构建，基于等效磁路法分析电机在各种工况负载下的电磁性能、输出特性以及效率等，快速完成电机初期方案的分析计算。辅助用户在电机前期设计阶段，快速评估迭代电机设计及性能。

• 适用于电机电磁方案的详细分析设计与优化。基于麦克斯韦方程组与有限元理论分析电机静止或运动状态的电磁场分布，基于虚功原理求解电磁力/转矩，得到电机的电磁特性与输出特性。帮助用户在电磁方案详细设计阶段，验证评估初期方案的性能，优化详细电磁设计方案。

• 适用于电机结构强度以及振动问题的分析与优化。可模拟电机受外载荷、自身载荷以及两者共同作用下的状态，开展电机结构强度的校核、振动问题的评估以及优化。帮助用户预判结构破坏风险点、发现结构潜在共振问题、优化结构与振动响应阶次，确保电机结构设计方案合理性。

• 适用于电机冷却系统的设计分析与优化。可用于自然散热、强制风冷、水冷和油冷的散热性能模拟，可指导散热翅片、风冷参数、水冷/油冷管道以及参数的设计优化。帮助用户预判热点风险区域、选择合理的冷却方式、优化冷却结构，确保电机冷却系统设计方案的合理性。

  
  

功能模块：

1、电机方案数字设计迭代模块

1)  适用于电机的初期方案设计与优化；

2)  内置常用的电机全参数化建模模板，实现电机初期方案的快速构建；

3)  基于等效磁路法分析电机在各种工况负载下的电磁性能、输出特性以及效率等；

4)  辅助用户在电机前期设计阶段，快速评估迭代电机尺寸设计、绕组设计、电气设计以及电机性能；

5)  快速生成有限元分析模型开展详细设计与优化。

2、电机电磁性能数字模拟计算模块

1）电机电磁场求解

•   静电场、瞬态电场、静磁场、时谐磁场、瞬态磁场与场路耦合等。

2）电机运动问题

•  旋转电机的2D/3D旋转运动；

•  直线电机的2D/3D直线运动。

3）电机电磁场量计算

•  磁场强度、磁感应强度、磁力线、磁场能量、损耗密度、电流密度、电磁力密度等。

4）电机电磁特性计算

•  电感矩阵、电容矩阵、电阻；

•  涡流损耗、铁芯损耗；

•  电磁力、电磁力矩；

•  三相电流、电压与D、Q轴电流、电感等

3、电机结构强度与NVH数字模拟分析模块

1）  电机结构动力学分析

• 线性\非线性静力分析：静载荷作用；

• 模太分析：各阶模态频率、振型，确定振动特性；

• 谐响应分析：电磁力谐波作用的稳态响应、受迫振动；

• 瞬态动力分析：准静力载荷的时域分析；

• 随机振动分析：功率谱密度载荷、响应的概率分布。

2）电机电磁-结构耦合分析

•  分析电磁力作用下的振动响应

4、电机散热性能数字模拟分析模块

1）有限体积流域求解

•  稳态、瞬态分析

•  强制/自然对流、共轭传热、辐射传热

•  单相流、多相流等

2）电机温度分布计算

•  电机冷却系统的稳态热流分析，获取局部热点位置。

3）电机冷却介质流动分析

•   风冷、水冷、油冷等；

•   为冷却系统设计提供参考。

4）电机温升计算

•   电机总成在不同工况下的瞬态温升仿真。

5）电机电磁-热-流耦合分析

•   单向、双向耦合迭代。

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补充内容 (2024-6-3 16:22):
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