電動モータ設計用マルチフィジックス解析ソフトウェア
Ansys Motor-CAD

製品概要

Ansys Motor-CADは設計段階で電気・熱・機械特性を検討できるマルチフィジックス解析ソフトウェアです。Ansys Motor-CADは4つのソルバーとして磁場解析(EMag)、熱解析(Therm)、駆動サイクル解析(Lab)、応力解析(Mech)と高速なマルチフィジックス計算機能を備えています。そのため、短期間で複数の設計案を検討することで、コンセプト設計から最終設計までの期間を短縮することも可能です。

特長

Ansys Motor-CADは、テンプレートベースの設定からモデルを作成し、励起条件の設定を行うことで解析を実行します。4つのソルバー(磁場解析、熱解析、駆動サイクル解析、応力解析)を活用し、モータの電気特性や熱の影響を設計者自身で管理・設計が可能です。これにより、モータ設計のプロセスを簡易化することができます。

機能紹介

磁場解析(EMagソルバー)

EMagソルバーはモータの電気特性の計算を目的として、二次元有限要素法(FEM:Finite Element Method)と数式ベースの解析アルゴリズムを組み合わせて計算を行います。EMagはモータ特性の他、銅損失や鉄損失、磁石やシャフトなどの渦電流損失を計算可能です。この損失結果をTherm(熱解析)に受け渡すことで、モータの電気特性と熱のカップリング計算を行うことができます。

主要な機能

・モータ特性(トルク、電力、損失、電圧、電流、インダクタンス、鎖交磁束、力)の計算
・電磁界解析ソフトAnsys Maxwellへのモデル出力
・パラメータ化されたテンプレートによるモデル作成
・メッシュと境界条件の自動生成
・ロータのスキューモデル作成


モータの磁束密度表示

熱解析(Thermソルバー)

Thermソルバーは放熱設計を目的として、定常状態と非定常解析の条件を数値流体力学(CFD)、有限要素法と独自のアルゴリズムに基づいて計算を行います。Thermはモータ部品の温度分布、熱伝達経路、時間依存の温度変化を計算できます。これにより、モータ部品の温度分布や熱伝達経路を把握することで、効率的な放熱設計を行うことができます。また、放熱設計としてウォータージャケットや対流など複数の冷却タイプを設定可能であり、状況に応じた冷却タイプの性能を評価可能です。

主要な機能

・定常状態と非定常状態の計算
・温度分布、熱伝達経路、時間依存の温度変化を計算
・冷却タイプ機能
・熱伝達、対流、輻射の計算


モータ部品の温度変化

駆動サイクル解析(Labソルバー)

Labソルバーはモータの詳細設計を目的とし、動作範囲における効率マップ、損失マップ、トルクvs.速度特性を計算できます。また、時間vs.トルク、時間vs.速度、車両モデルを使用したデューティーサイクルを用いて、過渡状態の温度上昇を計算できます。
Labソルバーで計算した結果をEMagソルバーとThermソルバーにそれぞれ連成することで、モータの詳細設計を行うことが可能です。

主要な機能

・効率マップ、損失マップ、トルクvs.速度特性を計算
・デューティーサイクルによる損失、温度上昇の計算


モータの効率マップ

応力解析(Mechソルバー)

Mechソルバーは、二次元有限要素法により遠心力による応力、変位、機械的ひずみを計算できます。モータが高速で回転するため、機械的な安全性と電磁性能、放熱設計を考慮しながらモータ設計することができます。

主要な機能

・遠心力による応力、変位、機械的ひずみの計算

その他

詳細設計をするためにAnsys Motor-CADからAnsys Maxwell、Ansys Mechanicalにモデルを出力ができます。またこれらを介して Ansys IcepakやAnsys Fluentと連成解析することが可能です。これらのソフトウェアを使用することで、Ansys Motor-CAD では考慮することができなかった3次元電磁界解析や冷却システムの詳細設計、振動・騒音(NVH)解析などを評価することができます。またモータ周辺環境も考慮することで、妥当性の検証や詳細分析を行うことができます。

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