Produktentwicklung Dank Simulation zum optimierten Motor

Mit Motor-CAD bietet Ansys ein Designtool, das seine Vorteile über den gesamten Konstruktionsprozess von elektrischen Maschinen und Motoren ausspielt.

Motor-CAD ist ein Konstruktionswerkzeug speziell für elektrische Motoren und Maschinen. Die integrierten elektromagnetischen, thermischen und mechanischen Solver ermöglichen multiphysikalische Berechnungen in der frühen Phase des Designprozesses.
Motor-CAD ist ein Konstruktionswerkzeug speziell für elektrische Motoren und Maschinen. Die integrierten elektromagnetischen, thermischen und mechanischen Solver ermöglichen multiphysikalische Berechnungen in der frühen Phase des Designprozesses.
(Bild: ©blacklight_trace – stock.adobe.com)

Bei der Auslegung und Dimensionierung von Motoren kommen viele Parameter zum Tragen: Elektromagnetik, thermische Aspekte, mechanische Belastungen und die Effizienz im Betriebsbereich. Um die Effizienz in der Produktentwicklung zu erhöhen, stellt Ansys mit Motor-CAD ein Simulationswerkzeug zur Verfügung, das bereits in der Entwurfsphase schnelle Multiphysikanalysen ermöglicht. So können Motortopologien und -konzepte über den gesamten Betriebsbereich hinweg frühzeitig bewertet und hinsichtlich Leistung, Effizienz und Größe optimiert werden. Die Software-Suite besteht aus vier Modulen:

  • Motor-CAD Therm: Die thermischen Untersuchungen in Motor-CAD basieren auf thermischen Netzwerken, wodurch die Analyse sehr schnell wird. Alle thermischen Widerstände und Kapazitäten werden automatisch aus den geometrischen Abmessungen des definierten Designs berechnet. In Ab­hängigkeit von den gegebenen Kühlmechanismen werden selbstständig geeignete Modelle für den Wärmeübergang ausgewählt.
  • Motor-CAD Emag: Motor-CAD Emag optimiert eine Vielzahl von Maschinentypen wie bürstenlose Permanent­magnet-Maschinen, Asynchronmaschinen, geschaltete und synchrone Reluktanzmaschinen sowie Synchronmaschinen. Über Eingabemasken werden die Parameter definiert. In Sekundenschnelle liegt die Feldverteilungen vor, mit Ergebnisgraphen wie Drehmoment, Gegen-EMK oder Rastmoment.
  • Motor-CAD Mech: Motor-CAD Mech bietet eine schnelle Prüfung auf Belastungen und Verformungen unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften. Entwicklungsingenieure können mit Mech das optimale Verhältnis zwischen magnetischen und mechanischen Zielgrößen finden.
  • Motor-CAD Lab: Motor-CAD Lab stellt virtuelle Auswerteroutinen für den Einsatz elektrischer Maschinen zur Verfügung. Wirkungsgradkennfelder zeigen die Effizienz über Drehzahl und Drehmoment. In Kombination mit Fahrzyklen oder anderen Lastkollektiven lassen sich verschiedene Einsatzszenarien und die daraus entstehenden Temperaturprofile ermitteln.

Vorlagenbasierte Bedienung

Da die Entwicklungszyklen von Motoren und Maschinen immer kürzer werden, müssen Ingenieure Konstruktionsentscheidungen schnell treffen und die Gewissheit haben, dass sie im weiteren Verlauf der Entwicklung nicht mit Problemen konfrontiert werden. Schnelle Berechnungen und optimierte Dateneingabeprozesse verschaffen den Anwendern von Motor-CAD Zeit, mehr Motor- oder Maschinentopologien auszuprobieren und die Auswirkung von Verlusteffekten in der frühen Entwurfsphase vollständig zu bewerten. Die multiphysikalischen Berechnungen sind auf Geschwindigkeit und Anwenderfreundlichkeit ausgelegt, um den Entwicklungsprozess zu verkürzen.

Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Redakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht