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西门子Simcenter电机电磁设计仿真-1

随着电气化智能化的推进，电机被广泛应用于我们日常生活。西门子经过不断的收购整合，逐渐形成了一系列完整的工具组合帮助进行电机的设计和仿真。下面将以汽车驱动电机为例来介绍Simcenter电机电磁设计仿真的相关工具组合。

电机开发V字型流程

早期方案选型

在电机方案选型阶段主要解决的问题是选择合适的电机类型和性能需求，以满足电机在实际系统中的工作要求。从车辆的主要特性和性能要求出发，目的是获得需要设计的电机的性能要求。这部分工作是在系统仿真中进行，通过将不同的选型方案进行匹配组合。通过相关整车参数，如车辆信息、重量、空气动力参数、轮胎的尺寸和变速器齿轮减速比的输入，确定在给定汽车级的性能要求下电机的主要需求特性。例如,  高转速和传动比决定了电机的高转速；上坡启动标准影响大扭矩；在平坦的斜坡和可持续的山地以一定的速度行驶需要电机有连续的动力。

西门子的Simcenter Amesim软件可以很方便的帮助实现上述功能。

 

电机初始方案设计

在已经确定电机宏观性能参数后需要对电机构型就行设计，比如采用的齿槽数，定转子直径，驱动方式等。这部分工作西门子提供了Simcenter SPEED和 Simcenter Motorsolve两块软件分别从不同层面进行支持。
SimcenterSPEED是的电机初始设计软件。它开发始于20世纪80年代早期，由TJE Miller教授在格拉斯哥大学的SPEEDLab进行，至今已有30多年的经验。Simcenter SPEED提供详细和快速的解析法（磁路）分析方法，对象包括：电动机，发电机和交流发电机，包括逆变器和其他电子控制。使用预定义的，完全参数化的模板。
因为是采用的解析法，可以提供几乎即时的结果(一般以秒为单位，多几分钟)。并且有限元链接(主要是二维静磁的)或有限嵌入电磁求解器可供选择，可以大幅提高SimcenterSPEED的精度，只需增加几秒/分钟。

与Simcenter SPEED不同，Simcenter Motorsolve是一个基于有限元分析和模板的电机和发电机设计、仿真和分析软件。它是一个的工具，帮助自动模型设置来进行快速和准确的设计探索，分析。由于是采用电磁场有限元分析方法，Simcenter Motorsolve在不同的保真水平上提供基于FEA的结果，包括：半解析、DQ分析/AC分析、PWM分析、瞬态和运动分析。它允许用户导入自己的模板，同时支持非线性材料建模分析和材料退磁性能分析能力。此外，Simcenter Motorsolve的热分析模块支持完全耦合的双向电磁-热有限元仿真，它是唯一提供这个功能的软件。

SimcenterSPEED所建立的快速分析模型可以无缝导入到Simcenter Motorsolve中。

在热仿真分析方面：Simcenter SPEED支持利用Simcenter STAR-CCM+ 进行全三维热仿真 (CHT)；支持利用Simcenter AMESIM对系统仿真环境中的热等效电路进行分析

同时两个软件都具备和系统仿真分析Amesim以及多学科优化工具HEEDS的接口。方便的对电机实现多学科以及系统仿真。

Simcenter SPEED和Simcenter Motorsolve都是由一些的电机设计师开发的，他们一起构成了基于模板的设计，是无与伦比的组合!