Motor-CAD快速电机设计流程详解

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。

一、电机的几何设置

[1-1]  选择电机类型

• 在菜单栏中点击Motor Type选择本次设计的电机类型为无刷永磁电机BPM。

图1.1 选择电机类型

[1-2]  选择分析模块为Emag

• 同样还是在菜单栏中点击Model选择E-Magnetic，EMag模块主要用来计算电机的转矩、输出功率、损耗、电压、电流、电感、磁通和磁力等性能数据。

图1.2 电机分析模块选择

[1-3]  单位设置

• 点击菜单栏的Defaults并点击Units查看单位设置，如图1.3。

图1.3 单位设置

图1.4 不同模块及通用单位设置

[1-4]  定转子参数设置

• 在Motor-CAD中，使用不同模块会显示不同的界面设置，图1.5为EMag电磁计算模块界面。Geometry几何，可选径向、轴向、3D三种类型的几何视图来输入几何数据。在界面中可以通过设置槽型、转子类型来满足不同需求。在这里按照图1.6、1.7内的参数设置定转子。在修改完参数后需要点击Redraw或者敲击Enter键后才会在图形中显示。

图1.5 EMag模块几何界面

图1.6 修改定子参数

图1.7 修改转子参数

[1-5]  轴向模型参数修改

• 在几何菜单中电机Axial打开轴向模型，如图1.8。在该界面中，我们修改电机长度、磁体厚度等参数，如图1.9。

图1.8 轴向模型设置

图1.9 轴向参数设置

二、电机的绕组设置

[2-1]  绕组设置

• 点击Winding下的Pattern设置如图2.1的参数，并且确定All Phases选项卡来确保所有槽的匝数相同。除此之外还需要点击Phasors来确定相位是否都相差120°，每一相的箭头表示设置的6个槽所形成的磁动势向量为92.7AT，如图2.2。

图2.1 绕组设置

图2.2 确定相位

[2-2]  绕组导体定义

• 点击Definition输入如图2.3参数，在Number of Strands in Hand设置成18，如果设置导体数无法填充到槽中则会在Output Parameter中显示为红色，如图2.4

图2.3 导体设置

图2.4 超出数量提示

[2-3]  材料设置

• 点击Input Data并选择Materials材料属性栏，如图2.5设置材料类型，并且检查总重量Total Weight确保设置正确。

图2.5 材料类型选择

[2-4]  定转子参数设置材料属性定义

• 在选择完材料类型后点击Material database定义材料。Motor-CAD提供一个默认的材料库，其中包含许多常用的详细信息，用户可以自行定义未包含在材料库中的材料属性。

图2.6 材料属性定义

通过以上步骤可以在几何、绕组、材料三个方面设计好电机，并且为之后快速分析提供基础。

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