Motor-CAD可以作为设计过程中不可或缺的一部分。通过与热回路和机械设计并行优化电磁模型，实现了真正的优化设计。通常，热设计方面一直待到设计过程结束，此时改变设计为时已晚，并且产生了不合标准的电动机。
客户通常希望将现有电机用于具有特定负载特性的给定应用。 Motor-CAD可用于使用其占空比分析功能快速建模负载规格。设计师没有清楚地了解电机/驱动器组合是否足以完成任务，并且客户有安全感，设计师已经充分调查了他的询问 - 因此有助于赢得订单
可以轻松地将Motor-CAD机器性能计算与现有电机的测试进行比较。在进行这种验证时，用户可以深入了解影响机器性能的主要参数，因此可以使用这些知识来改进设计。
通常很难（如果不是不可能的话）直接测量影响电动机性能的某些关键参数，例如：界面间隙，转子损耗。在许多情况下，可以通过将Motor-CAD输出与可以容易地测量的数据匹配来估计这些参数，例如，元件温度，定子损耗。例如，定子叠片和外壳之间的界面间隙可以改变，直到与T [定子]和T [外壳]的测量值给出匹配。
很容易改变输入参数并检查对机器性能，温度分布等的影响。灵敏度分析可用于参数，如尺寸公差，材料特性，浸渍良好性，界面间隙等并绘制机器性能变化的图表。这可用于深入了解机器中的关键设计变量。它还可以扩展为鲁棒设计技术（如6-Sigma）中系统模型的一部分。整个计算过程以及相关参数的变化可以使用ActiveX技术或使用内置的灵敏度分析工具自动完成。
软件说明
1、电动机电磁建模
电机设计中使用的电磁分析技术通常适用于以下两类之一：
· 分析方法
·数值方法（有限元分析）（用于Motor-CAD）：
下面给出两种方法的简要说明及其主要优点/缺点的列表：
分析方法
电动机的分析建模依赖于电磁场和广义力定理。在简化形式中，后一定理表明，如果在元素转子运动期间电流和磁通链接是恒定的，则电磁转矩（或力）由系统协同或能量变化与增量转子位移给出。由于该系统是电动机，能量或系数可以表示为磁通链接和电流之间的乘积的函数。此外，磁通链表示为电抗和电流之间的乘积。因此，所有开发的计算交流电动机电磁转矩的分析模型都依赖于可以具有固定或可变（线性或非线性）值的等效电路参数（电阻和电抗）。因此，估算旋转电机中的电磁转矩的任何分析模型的精度取决于表征电机参数的精度水平。
优点：
·它为电动机的任何初步设计和分析提供了重要的起点。
·分析方法基于可测量的物理参数，并允许包含非线性效应。因此，许多电机设计人员通过使用分析工具来解决新的原型开发问题。
缺点：
·在旋转电机中仍然存在物理现象（例如，杂散负载损失），并且还不能在数学上建模。
·任何分析电机模型都需要几个简化的假设。
·如果通过电机数学模型中足够多的元素建模最重要的非线性效应（即饱和度，磁芯损耗，风阻和摩擦损耗以及谐波），则精度可以很低，除非得到显着改善。
数值模拟
电动机的数值模拟具有电磁场理论的基础。有几种数学方法，如有限元法（FEM），有限差分法（FDM），边界元法（BEM），以解决数值方法中的系统方程。无论这些方法的数学如何，都可以使用麦克斯韦应力理论，虚功（能量变化）或拉普拉斯方法（磁化电流）来估算电磁转矩。
优点：
·计算机功率和速度的逐步提高导致电机的数值分析成功地用作研究和设计工具。在旋转机器中，最广泛采用的模型是二维的
·如果问题设置正确，旋转电机的数值模拟通常会导致估算结果的精度水平高于分析建模
缺点：
·2D模型仍然忽略了末端效应和三维涡流效应。
·3D模型虽然可能更准确，但需要一到两个数量级的计算机资源;
·3D模型仍然超出了经济可行性的范围，特别是在电机行业，一天内可能只需要一台电机的数十种设计版本。
在现代实践中，需要结合分析建模和数值建模。通过分析建模优化的初步设计代表了进一步数值模型的最佳初始解决方案。还有非常完善的组合数值和分析模型，它们将数字模拟电动机，并从驱动系统（逆变器，连接等）分析模拟外部电路。
2、电动机热模型
上一页返回章节概述下一页
电机设计中使用的热分析技术通常适用于以下三种类别之一：
·传统热分析：
·数值方法（FEA和CFD）：
·集总电路模型（用于Motor-CAD）：
下面给出了这三种方法的简要说明以及它们的主要优点/缺点列表：
传统热分析：
传统上，在设计新电机时，热额定值是根据以下一项或多项的先前知识估算的：
·绕组对环境的热阻（C/W）
·绕组到定子（C/W）和定子到环境（C/W）的热阻
·房屋传热系数（W/m2/C）
·绕组电流密度限值（A/mm2）
·特定电负荷（A/m）
这些数字可以从以下估算：
·对现有电机进行测试
·竞争对手的目录数据
·简单的经验法则
使用这种设计方法的优点是：
·无需任何设计工具费用
·快速计算
与这种设计方法相关的缺点是：
·可能会非常不准确-特别是在引入新的设计功能时
·没有深入了解热设计受损的地方以及设计工作应集中在哪里
·降低客户对公司设计能力的信心
·价格昂贵，因为需要更多的原型
数值方法（FEA和CFD）：
二维和三维有限差分和有限元分析（FEA）可用于模拟由于电动机内的传导引起的热传递。然而，在处理对流传热时需要三维计算流体动力学（CFD）。
使用这种设计方法的优点是：
·准确-但在实现界面间隙，模型离散化和边界条件的实施时需要谨慎
·对热设计受损的地方以及设计工作应集中的地方给出了一些见解。然而，与集总电路方法相比，获得该信息并不容易。通常需要大量的运行，在仔细检查下改变参数。此外，可能需要大量的后处理。
·减少原型要求
·让客户对公司的设计能力充满信心
与这种设计方法相关的缺点是：
·问题定义需要很长时间
·执行时间长（特别是在处理瞬态时）
·后期处理需要很长时间
·可能需要很长的培训期
·需要昂贵的FEA/CFD包装
·由于所得元素的纵横比较大，因此界面间隙的建模可能很困难
·某些数字包可能需要模型简化（即弯曲轮廓中的步骤），这会导致无法量化和/或不可接受的错误
用于Motor-CAD的集总电路模型：
最近有一种趋势是开发集总电路热模型-具有不同的复杂程度。Motor-CAD使用三维集总电路模型（示意图中显示的示例），可用于计算多种电机类型的稳态和瞬态热特性。使用最新的用户界面技术，使包装易于使用，用户只需点击鼠标即可获得所需信息。在网络求解器中使用高效且稳健的数学例程。
电机热分析最复杂的两个方面是：
·对流传热的预测-主要与电机外表面有关，也与内部气隙有关。这可以通过使用CFD进行大量努力来解决（参见上面的CFD）。然而，通过使用合适的自然对流相关或强制对流相关（如在Motor-CAD中使用）可以获得良好的估计。
·正确建模内部界面电阻-间隙尺寸没有明确定义。由于大纵横比元素，这方面很难使用CFD进行建模（参见上面的CFD）。使用集总电路方法的优点是，使用不同的界面间隙长度执行多次计算需要很少的努力，从而量化它们的重要性。Motor-CADSensitivity选项允许用户执行自动多参数灵敏度分析。
辐射传热也在Motor-CAD中建模。
使用集总电路设计方法的优点是：
·准确-分析对流/传导模型可能不会提供与CFD一样多的局部细节，但应该提供良好的全局精度-在准确度和计算速度之间存在折衷
·执行时间短-即使在计算瞬态时也是如此
·问题定义时间短-特别是在使用Motor-CA中使用的复杂用户界面时
软件特色
1、Motor-CAD EMag
Motor-CAD是一种独特的软件包，专用于电机和发电机的电磁性能以及冷却的优化。
Motor-CAD EMag模块可用于以下电机类型：
无刷永磁电机（BPM）
感应电动机（IM）
开关磁阻电机（SRM）
同步磁阻电机（SYNCREL）
同步电机（SYNC）
2、Motor-CAD BPM EMag
Motor-CAD BPM EMag模块与现有的用于无刷永磁电机（BPM）的Motor-CAD热设计模块配合使用，具有内转子和外转子配置，使电机设计人员能够针对性能，能效，尺寸和成本降低生成最佳设计。 Motor-CAD充分利用最新的建模技术，为机器设计人员提供快速准确的分析工具。
Motor-CAD具有用户友好界面，允许用户输入几何，卷绕数据，控制策略，材料和冷却细节。 BPM机器的标准工业测试被建模为电磁性能测试，其考虑了机器的热方面。
3、Motor-CAD径向截面编辑器
Motor-CAD支持多种机器类型，并提供全面的冷却选项。
Motor-CAD能够快速，轻松地对原型设计进行电磁性能测试。精确的电磁和热计算可以在几秒钟内完成。结果以易于理解的形式呈现，以便进行分析，以便以有效的方式进行设计决策。
通量密度阴影
绕组编辑器
扭矩和转矩扭矩结果
绕组可视化
4、Motor-CAD IM EMag
Motor-CAD IM EMag模块与现有的用于感应电机（IM）的Motor-CAD热设计模块配合使用，使电机设计人员能够针对性能，能效，尺寸和成本降低生成最佳设计。 Motor-CAD充分利用最新的建模技术，为机器设计人员提供快速准确的分析工具。
Motor-CAD具有用户友好界面，允许用户输入几何，卷绕数据，控制策略，材料和冷却细节。感应电机的标准工业测试被建模为电磁性能测试，其考虑了机器的热方面。
IM径向截面
Motor-CAD支持多种机器类型，并提供全面的冷却选项。
Motor-CAD能够快速，轻松地对原型设计进行电磁性能测试。精确的电磁和热计算可以在几秒钟内完成。结果以易于理解的形式呈现，以便进行分析，以便以有效的方式进行设计决策。
5、电机CAD热
Motor-CAD中的热模型基于分析集总电路分析，使得计算速度极快。这允许用户实时执行“假设”计算。替代数值方法通常需要数天甚至数周来建模，并且需要几个小时来计算解决方案。
Motor-CAD模型中的所有热阻和电容均根据几何尺寸和材料属性自动计算。用户不需要熟悉复杂的热传递现象，例如对流的无量纲分析相关性。 Motor-CAD自动选择并解决给定表面和所选冷却类型的最合适配方。 Motor-CAD具有高效，准确和稳健的数学算法，适用于强制和自然对流，液体冷却，辐射和传导。使用经过验证的层流和湍流对流相关性的广泛库，为所有内部和外部表面提供精确模型。气隙模型包括层流，涡旋和湍流对流。
该软件用于优化各种电机类型和冷却方法的冷却。在模拟复杂的工作循环（例如牵引电机驱动循环）和电梯负载循环等应用时，快速计算速度是巨大的好处。
7、热复杂占空比
电机CAD模块可用于以下电机类型：
无刷永磁电机（BPM）
外转子BPM电机
感应电动机
永磁直流电机
开关磁阻电动机
同步磁阻电动机
同步机器
爪极机器
通用电机
Motor-CAD有许多不同的电机类型，外壳类型和冷却类型。
7、热径向截面
电机CAD模型可用于以下冷却方法：
自然对流（TENV）
强制对流（TEFC）
通风
水夹克（几种配置）
潜水
潦
湿转子和湿定子
喷雾冷却
辐射
传导
用户还可以在模型中包含各种安装配置，可为机器提供加热或额外冷却。
热冷却回路
8、FE-Therm模块
Motor-CAD使用强大的分析方法来计算电机和冷却系统的性能。
Motor-CAD FE-Therm附加模块提供了各种组件中传导热传递的更多细节。例如，这允许可视化绕组中的热点。
它可用于分析复杂几何形状的传导传热，例如多层内部磁铁电机转子。
FE-Therm可用于校准分析集总电路模型，从而提高精度。
它是完全自动化的，只需几秒钟即可完成计算。
此图显示了具有详细导体网格的自动模型生成：
下图是一台绕线机，显示绕线热点：
这显示了槽水套冷却，槽内有两个冷却管道：
这表明磁体损失会影响温度：
FE-Therm模块中的功能允许生成机器的完整3D模型
使用说明
1、电磁模型：
有关用于计算电机电磁性能的有限元和分析方法的更多详细信息，请参阅电动机的电磁建模。
2、热模型：
有关用于计算电机稳态和瞬态热特性的三维集总电路模型（原理图）的更多详细信息，请参阅电动机的热模型。
3、实验室模型：
Motor-CAD Lab是一个组合的电磁和热建模工具箱，它使工程师能够进行一系列重要的计算，以便在整个工作范围内对电机设计进行建模和优化。
4、用户界面：
Motor-CAD具有易于导航和直观的主用户界面。
5、网上帮助：
可以在Motor-CAD的任何位置使用在线帮助 - 只需按F1键即可。
6、数据文件：
Motor-CAD数据存储在* .mot数据文件中。
7、网络演示：
Motor Design Ltd YouTube频道上有几个网络演示。
8、演示：
Motor-CAD可用于Motor-CAD DEMO模式。
9、电磁模型目前适用于以下机器类型：
·BPM
·BPMOR
·SYNCREL
·IM
·SRM
10、热模型目前适用于以下机器类型：
·BPM
·BPMOR
·SYNCREL
·IM
·SRM
·PMDC
·同步
·CLAW
·IM1PH
11、实验室模块目前可用于以下机器类型：
·BPM
·BPMOR
·SYNCREL
·IM
·同步
更新日志
Motor-CAD Ver.10.5更新内容
- 3阶段时改进的相量表显示。
- 校正衬管和槽的绝缘重量，不考虑槽的数量。
- 增加了自动Nx3相绕组选项。
- 增加定子和转子叠片数量计算。
- 修复了从ActiveX DoSteadyStateAnalysis调用运行校准模型的问题。
- 多个切片的负载定子和转子力计算的校正。
- 固定TVent磁铁和转子表面积调整因子。
- 修复实际最大电流检查，每个线圈的转动比例。
- 改进了磁缠绕形式，用无线电组取代了组合盒。
- 使用方波驱动时改进的BPM相电流计算。
- 使用不同的区域设置校正实验室线程。
