- Ansys Motor-CAD는 모터 설계를 해석할 수 있는 전문 시뮬레이션 툴로 각기 다른 다중물리 솔루션과 열전달 솔루션의 시너지 효과와 함께 모터의 성능을 정확하고 빠르게 예측함으로써 주어진 동작 사이클, 조건 및 모터의 성능을 설계자가 사이징 솔루션에서 물리 기반 솔루션으로 전환할 수 있도록 합니다.Ansys Maxwell과 함께 사용하여 전자기 특성을 확인하고 개선이 가능하기 때문에 모터 설계에 있어 완벽한 환경 구축이 가능합니다. 또한 Ansys 다중물리 솔루션을 이용하여 열전달과 기계적 구조을 해석 할 수 있고, 이는 시스템 전체의 검증 및 통합 환경에 적용할 수 있습니다.
Ansys Motor-CAD
제품문의회전기기에 대한 전자기-열-구조 해석 소프트웨어
특징 및 기능
- Motor-CAD는 모터를 위한 전문 솔루션으로 전자기해석(Emag Sovler), 열해석(Therm Solver), 효율맵(Lab Solver), 구조해석(Mech Solver) 으로 4가지 솔버로 이루어져 있어 다양한 유형의 해석이 가능합니다.
- 해석결과
- - 모터의 특성 값 (토크,전류,전압,효율,역률,손실, 열, 응력 등)
- - Fields 분포 (자속밀도분포, 손실분포, 열분포, 응력분포, Mesh 분포 등)
- 적용분야 - 방사형태의 모터, 발전기
- 전자기 해석 (Emag Solver) – 2D FEA 기반의 전자기 해석을 통한 모터의 성능 분석
- 열해석 (Therm Solver) – 열전달과 열유동 Network Circuit을 이용한 정상상태 및 과도상태의 열해석
- 효율맵 (Lab Solver) - 모터의 전체 운전범위 내에서 효율맵,토크/속도커브,손실맵 등의 전자기 특성을 해석
- 구조해석 (Mech Solver) - 2D FEA 기반의 고속에서 회전자의 응력 해석
전자기 해석 (Emag Solver)
- Emag 모듈은 광범위한 매개변수와 템플릿 및 지오메트리를 갖추고 있어 민감도 분석이나 최적화 해석을 쉽게 수행할 수 있습니다. 또한 토크, 손실, 전압 및 전류와 같은 전자기 특성들을 계산할 수 있으며 계산 속도가 매우 빠릅니다. 이를 통해서 전문 지식이 없더라도 설계적인 치수를 변경하고, 계산 돌리는 방법을 익혀서 빠르고 효율적인 설계 인자를 찾을 수 있습니다.내장된 2D transient FEA solver를 통해 철 손실, 구리 손실, 자석 손실 그리고 AC입력에 따른 AC 권선 손실도 계산할 수 있습니다. 이 손실 값들에 의해서 Hot-spot이 어디인지, 또는 권선 형태나 구성 부품에 따라서 얼마나 열량이 발생하는지 알 수 있습니다. 이를 통해서 설계 과정의 초기 단계부터 복잡한 구조까지 분석 할 수 있습니다.
열 해석 (Therm Solver)
- Therm solver는 Motor-CAD에서 잘 알려진 모듈로써 오랫동안 모터들의 열 해석에서 산업 표준 툴로 활용되고 있으며 일괄적인 파라미터의 열 모델을 구축하는 방식으로 작동합니다. 형상 및 냉각 유형의 입력 정보를 기반으로 몇 초 이내에 모터의 정상 상태 또는 과도 상태를 계산할 수 있습니다. 주요 열 전달 위치를 이해하기에도 유용하며 모터의 출력을 개선할 수 있도록 해줍니다.뿐만 아니라 열 전달 네트워크와 유량 네트워크를 자동으로 생성합니다. 이 네트워크는 3차원으로 방사형 열 전달과 축방향 열 전달을 모두 포함하며, 슬롯 단면을 매우 상세하게 보여줍니다.
Thermal solver의 해석 결과
효율맵 (Lab Solver)
- Lab 모듈은 자동차 트랙션용 모터에서 주로 사용됩니다. 효율맵, 토크/속도 커브 및 듀티 사이클과 같은 전체 운전 범위에서 모터를 분석할 수 있습니다. 자동으로 제어법을 적용하고, 인버터를 사용하여 모터 운전을 제어합니다. 즉, 매입형 영구자석형 모터와 같이 최적의 전류 위상각도나 약계자 제어와 같은 것들을 자동으로 계산해 줍니다.Lab 모듈은 초기에 FEA 솔버를 사용하여 parametric sweep으로 변수에 따른 모터의 특성을 계산합니다. 변수 값은 전류 크기와 전류 위상각입니다. 모터의 이러한 반응표면법인 Response Surface를 구축한 다음, 효율 맵과 듀티 사이클을 계산합니다. 이는 몇 분 이내에 매우 빠르게 수행되므로 특정 듀티 사이클에 맞게 최적화하거나 설계할 수 있습니다.
구조 해석 (Mech Solver)
- Mesh Solver는 Motor-CAD에 가장 최근에 추가된 Mechanical 모듈이며, 고속 운전에서의 회전자 코어와 자석에서의 응력을 해석할 수 있습니다. 이는 전자기 성능과 기계적 성능 간의 트레이드 오프를 이해하고 다중 물리 해석을 통해서 모든 모터를 최적화할 수 있음을 의미합니다. 매우 빠른 해석이 장점이며, 형상은 template화 되어있는 걸 사용하거나 외부 dxf파일을 불러 올 수 있습니다.
연성해석 (coupling)
- Ansys Motor-CAD에서 모델을 Maxwell로 가져오는 스크립트를 생성하고, 몇 초 내에 Maxwell에서 전체 모델을 생성할 수 있습니다. 여기에는 형상과 권선, 모든 재질 정보가 다 포함됩니다. 이러한 Workflow는 작업 속도가 빨라질 뿐 아니라 형상을 하나의 툴에서 다른 툴로 수동으로 전송할 때 발생하는 오류 문제를 줄일 수 있습니다.
- Ansys Motor-CAD 형상을 Workbench로 전송하여 모터의 전자기 관련 형상 뿐만 아니라 샤프트와 하우징까지 모두 모델링을 가능하도록 해줍니다. 이는 Workbench의 Ansys Fluent나 Mechanical과 같은 설계로 가져올 수 있기 때문에 효율적으로 활용가능합니다.
- Ansys Motor-CAD와 OptiSLang의 결합으로 다중 물리학과 여러 목표함수를 포함한 모터의 전체 운전범위에서 최적화를 할 수 있습니다. ActiveX connection과 Python scripts를 사용한 두 프로세스를 통합시켜서 매우 편리하게 사용할 수 있습니다. OptisLang을 사용하여 연속토크, 순시토크, 효율, 응력, 토크리플과 질량 감소 그리그 그에 따른 비용저감까지 모든 범위의 목적함수를 적용 시킬 수 있습니다.
Motor-CAD와 Optislang의 Coupling