行业应用方案 | 电机与驱动控制系统

Ansys 行业应用方案连载（9） | 电机与驱动控制系统

电机与驱动控制系统广泛应用于工业设备、能源、国防军工、家电、伺服控制、机器人、新能源汽车、轨道交通等领域，是高性能家电、新能源汽车、智能制造、机器人、轨道交通等高新应用的核心技术之一。

根据不同的行业应用场景，电机与驱动控制系统的发展趋势是不一样的。工业电机主要以高效率节能为发展方向；家用电器以低成本、低噪声、高效率的直驱电机为发展方向；新能源汽车电机以全周期运行区间的整体效率、低NVH、低成本、小体积、高可靠性为发展方向；国防军工以高可靠性、高性能的特种电机为主。

综合来看，电机与驱动控制系统的技术热点是电机的多学科性能优化、NVH分析、EMC分析以及电驱动系统的系统分析，这些热点问题同时也是技术难点，大多都需要多学科多物理域的综合分析。

电机设计是一个典型的多物理场问题，它涉及到多个领域包括电磁、结构、控制、流体和温度等。随着新材料、新工艺以及各种电机新技术的发展，以及市场竞争的加剧，电机设计的要求越来越苛刻，精度要求越来越高。

以往很多电机设计的问题，可以用裕量设计的方法来解决，例如加大体积减小温升，通过斜槽等等来降低脉动，加大重量来提高效率和降低噪声，现在这些方法由于成本压力往往都行不通。现在需要提高设计精度，通过仿真来减少电机设计中的诸多问题。

Ansys电机与驱动控制系统解决方案遵循真实的电机开发设计流程，从快速的概念设计、具体的细节优化、到最后的机电系统集成，从电机的本体电磁性能、控制性能到电机的散热、NVH、声品质、电驱动系统都有相应的解决方案。

• 磁钢涡流损耗计算
  

• 发卡式绕组附加损耗计算

• 发卡式绕组环流计算

• 电机斜槽与斜极分析

• 电机几何模型参数化分析

• 电机多目标优化分析

• 电机径向电磁力分析

• 电机轴向电磁力计算

• 永磁体充磁和退磁分析

• 电机效率Map图计算

• 永磁电机等效电路ECE模型抽取

• 感应电机等效电路模型抽取

• 电机电磁力分析与优化
  

• 电机模态分析

• 电机谐响应分析

• 电机辐射声功率瀑布图计算

• 电机声品质分析

• 多学科性能优化

• 电机ECE模型抽取

• 电机驱动电路仿真

• IGBT建模与仿真

• 磁性元件建模与仿真

• Busbar、Cable等寄生参数抽取

• 传导干扰分析

• 辐射干扰分析

• Motor-CAD电磁分析

• Motor-CAD热分析

• Motor-CAD与optiSLang耦合分析

Ansys集成化电机与驱动控制系统解决方案涵盖了电机电磁、控制、热、机械、NVH、声学以及机电系统在内的专业电机多学科设计工具，同时兼顾了计算速度与精度，可在最短时间内完成电机初始方案设计，细节优化以及机电系统整合，结合强大的Ansys optiSLang优化工具，使电机工程师在全设计流程对电机性能进行快速综合优化的梦想变为可能。