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如何通过Motor-CAD快速设计电机（二）

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Motor-CAD是Ansys针对旋转电机快速设计分析的一款软件，拥有EMag电磁、Therm热路法、Mech机械应力分析、Lab虚拟试验室四个模块，软件通过这几个模块可以快速进行多物理场的电机设计。

在Motor-CAD中可以设计包括：永磁无刷电机、开关磁阻电机、感应电机等所有典型的径向磁通旋转电机。

本系列将会通过Motor-CAD设计一台无刷永磁电机。在上一期我们通过Motor-CAD的EMag模块快速设计了一台电机：

本期将会对该电机进行快速计算并查看结果。

壹

电机的分析

[1-1] 分析设置

菜单中点击Caluculation选项卡打开设置界面，设置内容如图1.1所示。设置完毕后根据需要计算的内容在Performance Tests中勾选相应内容，并点击Solve E-Magnetic Model开始分析计算。分析完毕后会弹出如图1.2所示的消息框Message Display，在消息框中会提示模型存在的问题，仿真耗费时间等信息。

图1.1 分析设置

图1.2 消息栏

[1-2] 查看分析结果

经过短暂的计算，可以通过菜单栏中的E-Magnetics来查看结果图，在该界面中可以自由屏蔽需要的几何对象或物理量，还可以进行选择显示步长、网格、显示轮廓，输出结果等操作。点击Play all按钮可以播放磁密随时间变化过程的动画，也可以选择某一节点展示当前节点的仿真数据，如图1.4。

图1.3 仿真结果

图1.4 不同节点

[1-3] 不同计算结果类型选择

如图1.5所示为可供选择的不同计算结果类型，根据需求自行选择。Cogging计算齿槽转矩，On Load Torque负载工况下的瞬态转矩（转矩计算），On Load Loss负载转矩瞬态计算工况下的损耗计算，Static OC单个空载点计算（用于Q轴电流计算），Open Circuit Transient开路瞬态计算（反电动势计算），Open Circuit Loss开路损耗计算，Static Load单个负载电工况。

图1.5 计算类型选择

[1-4] 查看具体数据

图1.6 具体数据

[1-5] 查看电磁分析数值

点击Output Data栏下的E-Magnetics即可查看电磁分析后的数据结果，如图1.7所示，在该界面可以查看如no load speed空载转速，Average torque（virtual work）平均转矩虚功，Average torque（loop torque）平均回路转矩，Cogging Torque Ripple齿槽转矩脉动，Electromagnetic Power电磁力，Input Power输入功率，Output Power输出功率，Shaft Torque轴转矩等数据。

图1.7 电磁分析数据

[1-6] Output Data其他界面

除了Drive和E-Magnetics以外还有如Phasor Diagram相量图，Equivalent Circuit等效电路，Flux Densities电通量密度，Losses损耗等界面。

图1.8 相量图界面

[1-7] 查看波形图

选择Graphs图形栏，在Graphs栏内可以点击Data直接查看具体数值，也可以点击Graphs查看波形图，还有Harmonicsc查看谐波。以Graphs为例，在Graphs栏中可以通过Summary查看图形集合，也可以单独查看如电流、反电动势、转矩、齿槽转矩、气隙磁密等波形。

图1.9 波形图

[1-8] 图形查看器

图1.10 打开图形查看器

图1.11 查看器界面

贰

Lab模块介绍

[2-1] Lab模块界面

除了以上数据之外，在Motor-CAD中使用Lab模块也能查看Map云图。Model Build用于配置并创建详细、准确的电磁损耗计算模型，Calculation用于设置电压和定义工作点，匝数和温度范围；Electromagnetic对转矩-转速和2D效率Map图、损耗、工况数据等进行电磁计算；Thermal用于对转矩-转速曲线和考虑温度极限的2D Map图进行计算；Duty Cycle用于计算转矩、转速关于时间的定义；Operating Point用于对指定的转矩、电流、温度和转速工况进行计算；Calibration用于开路、短路测试；Generator用于计算发电机转速以及负载阻抗；Setting用于模型建立以及计算的设置。