解决方案

电子电器—电磁


  

电机设计研发人员经常面临这样的问题:

      1.改善电机效率。

      2.设计一种新型电机。

      3.审查替代稀土永磁体的方案。

      4.解决热和结构问题。

      5.在不损失性能的同时改善外观尺寸样式。

      6.降低成本。

      目前多数在电机设计方面主要依赖于工程经验,或者直接对原型样机进行实验分析,通过反复修改与再试验的过程来确保电磁特性要求。由于系统复杂化程度越来越高,类似单纯依靠工程经验和实验测量进行电磁设计不仅周期很长,而且成本很高,不能满足新产品的设计要求。

      随着计算机辅助工程(CAE)技术在西方发达国家引发的工业设计技术“革命”,新的、快速而准确的电机设计方法成为必然需求,同时计算机电磁仿真技术的飞速发展也为这种需求提供了很好的解决方案。

实际电机系统自身电磁环境很复杂,设计精度和可靠性要求也越来越高,测试对象越来越庞大(系统级设计分析),因此应用传统方法进行电机设计面临更多的困难:


      1)       传统方法耗时,成本高。

      传统方法做稍许的设计改动要经历大量的实验和测试来判断性能的改变,而通过仿真可以完成这个过程,并且省时、省钱、准确。

      2)       传统方法往往无法洞悉电机设计失败的本质原因。

      由于难以准确地直接测量电机内的参数,如导致电机温升问题的损耗,只能通过实验去发现问题,但是要去判断问题产生的原因就需要设计大量的实验甚至无法去确定原因。但是借助仿真方法可以计算到是哪一种损耗导致的发热最严重,哪个部位是主要发热源,从而有的放矢的修正方案。同样诸如饱和和故障分析时仿真手段都是独一无二的方法,发现并解决问题。

      3)       电机设计参数的优化

      电机设计能力的提升需要进行有效的优化设计,传统上只能依靠经验,按照设计标准对调整相关参数,并进行单个参数的实验测试,不仅耗时费力、提高成本,还无法处理多个设计参数相互影响的情形。借助有限元仿真方法,可以有效的解决这个问题。

      对于上述复杂的电机设计问题,Cobham公司的OPERA电机设计及优化系统提供了全面、精确、高效、易用的解决方案,而本项目中的所要购买的Opera软件系统由英国Cobham公司技术服务部门(Cobham Technical Service - CTS)生产,软件系统提供了完整的电机设计和仿真方案,其网格剖分的技术优势非常突出,可以方便地进行电机的三维模型仿真分析,同时还可以实时耦合热分析、应力分析,在电机设计仿真方面长期以来都是欧洲主流电机企业的首选工具软件,从而拥有大量工程验证。


      电机专用设计及优化系统Opera,采用有限元技术,具有一整套完善的电机3D电磁场分析与优化能力。软件包括前后处理及求解器等电机专用模块,并集成了英国著名军工企业Cobham公司在电机设计行业方面超过20年的研究和工程设计经验,要素及功能特点如下:

全面的3D电磁仿真功能

      Opera拥有全面的电磁仿真能力,有:建模器、前后处理器,包括电机求解器在内的多种专业求解器,实时瞬态多物理耦合求解工具、优化器等,可完成设计、仿真、分析、优化等一整套的电磁设计分析任务流程。

 
 

  

专用电机项目管理器

-文件管理

-建模器、求解器、后处理模块调用接口

-任务批处理管理

-分布式计算、多线程计算管理

  

强大的几何建模功能

      -CAD接口,支持多种CAD格式文件的导入

      -2D/3D分别具有独立的内置ACIS建模核心

      -鼠标点击实现物体2D和3D拉伸

      -多种几何结构体的拓扑操作

      -外部电路环境建模

      -全参数化建模,提高建模效率和准确性,便于后续优化求解

      -独有的六面体网格类型,多种类型的网格单元及多种网格剖分技巧综合应用,得到完善的网格剖分结果,极大提高仿真计算的速度和精度

 

 

  

丰富的高级材料库

-BH曲线编辑器

-线性和非线性材料

-各向异性材料

-磁滞材料

-永磁体增去磁曲线。

  

电机设计分析环境和耦合分析工具

      -多物理场耦合仿真和分析,提高仿真精度和应用范围

      -高效的优化求解器帮助实现快速设计

      -与工业标准Simulink进行协同仿真灵活易用功能强大的用户可编程接口和脚本控制功能

      -脚本程序记录每一部GUI操作

      -可以随意嵌入任何其他程序中运行

      -程序中允许调用任何外部程序模块

 

 

 

  

功能强大的后处理器功能

-丰富的绘图功能,实现各种方式2D/3D结果显示

-提供各种函数,方便用户自定义数据处理

-求解结果的再计算,得到更多设计参数