Motor-CAD—新能源驱动电机快速设计与优化工具

 

Motor-CAD作为一款专业的电机设计验证工具，有着丰富的专业的电机模型库，能够辅助工程师实现电机快速参数化设计、多场耦合仿真性能评估与设计参数优化。同时，Motor-CAD集成在ANSYS产品体系解决方案中，与单学科专业CAE工具、机电控系统仿真工具（Twin Builder）等具有便捷的交互接口，能够实现电机及相关产品全研发周期的性能评估和优化，帮助用户更好地应对现代电机研发高效率、宽转速范围、高功率密度、低噪声、低成本等的挑战。

主要功能模块及特点

软件共有电磁（EMag）、热（Therm）、机械（Mech)、优化（Opt）和虚拟实验室（Lab）五个模块，结合专业的前后处理功能及高效算法，可实现磁热双向耦合等分析优化。涵盖电机冷却系统设计、循环工况效率与损耗优化等工程问题的解决方案，是传统CAE仿真求解器数倍以上效率，更适合设计工程师。

电磁分析模块（EMag）

电机模型库：无刷永磁（外转子）/感性/开关磁阻/直流/同步/爪极/单相感应电机等

高效有限元算法：同时兼顾磁路法的理论深度和有限元法的高精度

参数化模型：磁钢及定转子/绕组/斜槽斜极

多工况(退磁/瞬态短路/负载和空载等)计算及后处理（脚本编辑和二次开发）

 

热分析模块（Therm）

各类冷却类型及材料库

热路/风路自定义及热路图自动生成

热网络/有限元混合算法：兼顾精度和速度

稳态温升/瞬态温升曲线及齿槽/永磁体/绕组端部温度场

关键节点压力/流量/温度/热阻及耗散热量显示

 

机械模块（Mech）

不同转速下转子离心应力计算

平衡电磁设计和转子应力设计

 

优化模块（Opt）

关联几何尺寸/绕组设计/驱动输出等参数与性能分析，针对性优化

 

虚拟实验室（LAB）

集成电机控制策略（MTPA/MEPA）及整车参数

适用牵引电机等复杂驱动及自定义复杂路谱工况

评估路况负载耗电量及电机平均效率及Map图快速计算

支持整车工况点提取，基于效率MAP图进行电机选型匹配较佳效率区

丰富的路况图谱：NEDC、EUDC、ECE、EUDCL、UDDS、HWY、US06、JPN10、JPN15、JPN10.15、JP08、WLTP、Artemis

主要应用及解决方案

电机快速设计与性能评估

Motor-CAD内置了丰富的参数化电机库（涵盖20多年积累不同类型及冷却形式电机模型数据），能够实现基于模板的电机快速建模。求解器集成了磁路法/热路法/热网络法/有限元分析法/智能优化算法，可进行磁-热-结构等多学科耦合下的高精度快速求解。通过后处理模块，实现性能指标的直观显示，同时利用优化模块，可进行机电产品参数灵敏度分析及多性能目标优化。Motor-CAD在同一软件平台下统领实现了电机的快速设计、多学科性能仿真评估、参数优化，减少了不同软件工具进行模型和数据传递的问题，有效提升设计效率。

 

电机匹配整车循环工况效率分析
 

Motor-CAD Lab中电机饱和参数模型和损耗模型，可快速计算包括效率在内的各种Map图，针对整车路谱工况点进行校核，同时绘制扭矩/速度特性，进一步分析在标准循环工况下电机性能的匹配情况，以及工况中瞬态温升的校核分析。

 

电驱动系统润滑冷却详细设计与验证
 

Motor-CAD具有丰富的CAE接口，可结合其他专业软件，构建电驱动系统的虚拟仿真环境，共同实现电驱动系统润滑冷却的详细设计与性能评估。

 

联合传动系统软件Romax，完成电机及传动机构的各自润滑冷却系统的解耦设计，并进行电驱动润滑冷却系统损耗和温升特性等指标仿真模拟。

 

耦合各专业三维有限元分析软件，实现电驱动润滑冷却方案的精细化评估。无缝集成电磁模块Maxwell、热模块AEDT Thermal，流体模块Fluent，进一步实现电机冷却系统的温度场三维仿真和精确量化。

 

基于台架测试数据，对上述模型精度进行评估和标定。基于标定后的模型，开展参数灵敏度分析和鲁棒性分析，充分考虑各类加工、装配误差等产生的影响，确保润滑冷却方案的可靠性。

 

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