1背景描述

Ansys Motor-CAD 2022R2主要更新包含NVH 功能增強、電機建模功能改進、新的基于RPC服務的腳本環境、Motor-CAD導入Maxwell功能更新、Motor-CAD導入optiSLang功能更新等，本文將分別從上述五個方面來進行介紹。

2 NVH功能增強

在2022R2版本中，軟件對聲學模型進行了更新。增加了無限長圓柱體聲學模型，用戶可以更好地預測低頻聲輻射。同時可考慮定子振動轉化為從電機輻射出去的聲音的輻射效率。在此前版本中，等效輻射功率(ERP)對電機之間的比較是一個很好的值，但它大大高估低頻時的噪聲，此時聲音的波長遠大于電機的尺寸，因此，對于低頻噪聲評估存在一些偏差。 軟件也對聲學加權模型進行了更新，聲學模型增加A計權選項，以使得計算結果更接近人耳對噪聲級的感知。

等效輻射功率(ERP)與無限長圓柱體聲學模型

同時，在2022R2版本中，Motor-CAD的噪聲預測結果可導入Ansys Sound(SAS)，便于用戶進行噪音回放和計算心理聲學指標。通過使用聲音合成器可在完整的聲學環境中聽到預測的電機噪聲，也包括風和輪胎的測量掩蔽噪聲。



Ansys Sound(SAS)

3電機建模功能改進

在2022R2版本中，對于同步電機Lab模型，用戶可以對構建Lab模型的分辨率進行指定，實現高保真效率map和驅動周期的分析，同時，用戶可對插值算法進行選擇。



Lab模型的分辨率設定



插值算法選擇 對電勵磁同步電機而言，2022R2版本增加轉子/定子損耗偏置比設置，該設置能夠調整控制策略，達到在轉子和定子之間分配焦耳損耗的目的，通過調整損耗偏置比，有助于確保最大限度地提高連續運行能力。



電勵磁同步電機



轉子/定子損耗偏置比設置

4新的基于RPC服務的腳本環境

在2022R2版本中，軟件新增了新的通信方法 JSON-RPC，其取代了以往Python/MATLAB環境中的ActiveX，通過Motor-CAD啟動RPC服務，軟件將使用新的Python模組連接到RPC服務，新的Motor-CAD_Methods Python模組是隨最新版本一起安裝的，用戶無需單獨再安裝。用戶將Motor-CAD對象附加到Motor-CAD實例當中有新舊兩種方法，分別見下圖所示。



舊方法



新方法

RPC中使用的語法或行為可以與 ActiveX 保持相同，在2022 R2版本中，RPC可使用所有ActiveX命令，RPC默認為關閉狀態，用戶需要在Defaults.INI (RPC_Enabled)中啟用，設置方法為Defaults>>Automation， RPC適用于Python/MATLAB編程環境，含有大多數常見函數的文檔字符串和錯誤消息。



RPC啟用

5 Motor-CAD導入Maxwell功能更新

在2022R2版本中，增添加了新的UDPs。在BPM中，在轉子和磁鋼中，新增Surface Radial和Surface Parallel兩個參數，分別表示徑向充磁及平行充磁。

在定子中，新增Parallel Tooth和ParallelTooth Square Base，分別表示平行齒和底部方形平行齒，在老版本中，UDP無法直接對齒寬進行給定。在SRM中，在現有UDP中增加了定子齒Taper Angle參數。



BPM

在Motor-CAD導入到Maxwell模型中，有時會有很多小的圓弧或線段構成了模型，這會給求解帶來一定的時間消耗，降低計算效率，新版本能夠啟用或禁用“Continuous Entities合并”，這會合并多段線區域內的Continuous Entities，使得模型更加連續，加快計算速度，提高計算效率。

Continuous Entities合并

合并多段線后的有限元模型

在2022R2版本中，軟件改進了使用導入DXF建模時的多段線檢測和創建。在以往的版本中， Motor-CAD使用DXF建模后，對導入到Maxwell中的模型的多段線進行檢測和創建，新版本能夠替換DXF幾何圖形中在 Maxwell中無效的圓弧，例如，Maxwell使用直線替換小圓弧，以便更加高效地進行求解計算。



Motor-CAD使用DXF建模后導入到Maxwell中的模型

Motor-CAD導入Maxwell功能更新總結如下： (1)更高的UDP覆蓋率提供了更快的網格劃分，并且能夠在Maxwell中使用參數化幾何圖形； (2)使用Continuous Entities功能時，可以對多段線區域內的圓弧或線段進行合并，縮短了導出模型的生成時間； (3)改進了基于DXF的模型的多段線檢測和創建，可以將自定義幾何形狀精確地傳輸到Maxwell中； (4)能夠導出和求解3D模型，使得模型在Maxwell中，通過有限元求解器來準確計算端部效應等； (5)能夠使用Maxwell的Clone Mesh，使用此功能時，用戶必須在Maxwell中選擇此選項。

6 Motor-CAD導入optiSLang功能更新

在2022R2版本中，匝數可作為輸入參數進行參數優化，以便于用戶對多絞線繞組進行優化。在Lab模塊中，匝數具備縮放功能，支持非整數匝數值的計算，匝數對電磁性能有較大影響，在敏感性分析階段時，匝數縮放功能能確保使用連續的匝數范圍，從而簡化MOP的生成并提高其精確度。



匝數縮放功能



Lab模塊中非整數匝數計算



連續匝數范圍 在優化分析階段，用戶可以設置一個離散的整數范圍，以確保結果僅顯示可行的繞組設計方案，下例中，在兩個不同的繞組匝數值處出現兩個不同的帕累托前沿，從結果可以清晰看到，線圈匝數是用于優化設計的關鍵參數。



兩個不同繞組匝數出現兩個不同帕累托前沿 本例中匝數的參數化范圍設置見下圖所示。



匝數參數化范圍設置 用戶需要注意的是，目前版本匝數作為參數化功能僅適用于多絞線繞組BPM電機類型。 在2022R2版本中，在OptiSLang_Integrated_Export_Tutorial的末尾增加了一節新內容，該節內容介紹了有關如何自定義腳本,更改輸入、輸出或進行分析的指南和示例，在自動導出的腳本功能中，當前版本不包含這些功能，新增內容為用戶提供了完整的自由度，使用戶能夠將自動導出腳本的優勢與完全自定義優化的能力相結合，實現更靈活的優化分析。

Motor-CAD Software Tutorial

OptiSLang_Integrated_Export_Tutorial末尾新增內容

7總結

Ansys Motor-CAD 2022R2功能更新主要包含NVH 功能增強、電機建模功能改進、新的基于RPC服務的腳本環境、Motor-CAD導入Maxwell功能更新、Motor-CAD導入optiSLang功能更新等，這些功能更新對于電機分析設計來說具有十分重要的意義，能夠更加高效、快速、準確的評估出電機的性能，使得電機設計變得更加合理、準確，為廣大電磁工程師進行電機優化設計提供了方法參考與指導。

審核編輯：劉清