MAGNEFORCE軟件功能及作用介紹
Magneforce系列軟件除了包含了電機本身的設計經驗之外,采用了基于時步法(Time-stepping)的有限元(FEA)和電路(SPICE)耦合分析,從而更準確地對電機的電磁場和控制系統的性能進行分析與評估。時步法是當今國際電工領域公認的計算電磁場的最佳方法,而耦合的有限元和電路分析,能夠確保對電機的電磁場進行更精確和快速的計算分析。

Magneforce主要有5大功能模塊,每個模塊都有自己的建模方式和特點,運用這些設計工具就可以設計出高效率的電機。模塊分布如下圖所示
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1. GenAc4.2-同步發電機的設計工具
Magneforce平臺的主要求解方法是利用有限元技術計算電機內的磁勢,并將磁場結果與SPICE電路模型耦合,得到諸如繞組電流等等的電參量。計算過程利用迭代-收斂的方式進行,但從開始到結束,得到結果的時間只是以小時計算而已,而絕不會是幾天甚至幾周。這樣高效的計算效率來源于Magneforce 采用的獨特的節點編組方式。同時,Magneforce集成了數量龐大的沖片模型庫和豐富的包括永磁材料和鐵心材料等的材料庫。通過直接調用沖片模型和材料可以大大降低用戶的建模時間提高設計效率。
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GenAc主要用于設計電勵磁同步發電機和永磁同步發電機,主要特點包括:
? 模型庫與參數化相結合的輔助建模方式,同時支持自建模型的一鍵導入。
? 采用自適應網格技術,同時支持手動網格優化功能。
? 集成了包括多頻率損耗特性的沖片材料庫和包括多溫度M-H曲線的永磁材料庫。
? 采用具有自動前后處理功能的時步有限元仿真技術。
? 包括開路反電勢,Ld、Lq,齒槽轉矩等電機本征參數計算。
? 包括用戶自定義負載、線性負載、整流電路,無限大電網等負載特性計算。
? 包括3相短路、兩相短路、三相對地短路、相對地短路等的故障特性分析。
? 不穩定工況的瞬態分析以及與第三方控制電路聯合仿真的接口功能。
? 定、轉子組件的電磁力波分析以及永磁材料不可逆去磁的評估。
? 電路和磁場的波形、特性和云圖等的一鍵獲取,并集成FFT功能。
? 翔實的電機性能參數分析結果,并可直接輸出至Excel和Txt。
2. BLDC V4.2-創新無刷直流電機的設計工具
BLDC模塊是一個完整的無刷直流電機的設計環境。包括參數化的電機本體結構設計和基于SPICE的控制系統搭建,并基于Magneforce平臺無刷直流電機及其控制系統的聯合仿真分析。
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BLDC主要用于設計無刷同步電動機、永磁同步電動機和自啟動永磁同步電動機,主要特點包括:
? 模型庫與參數化相結合的輔助建模方式,同時支持自建模型的一鍵導入。
? 采用自適應網格技術,同時支持手動網格優化功能。
? 集成了包括多頻率損耗特性的沖片材料庫和包括多溫度M-H曲線的永磁材料庫。
? 采用具有自動前后處理功能的時步有限元仿真技術。
? 包括開路反電勢,Ld、Lq,齒槽轉矩等電機本征參數計算。
? 包括正弦波電壓(電流)、方波電壓(電流)激勵下的電機負載特性計算。
? 基于控制電路模塊實現的多種控制方式下的電機性能分析。
? 自啟動永磁同步電動機的啟動性能瞬態分析。
? 與第三方控制電路聯合仿真的接口功能。
? 定、轉子組件的電磁力波分析以及永磁材料不可逆去磁的評估。
? 電路和磁場的波形、特性和云圖等的一鍵獲取,并集成FFT功能。
? 翔實的電機性能參數分析結果,并可直接輸出至Excel和Txt。
BLDC可以實現以下多種電機控制方式的模擬:
1. 根據轉子位置的電壓開關式開環控制;
2. 根據轉子位置的電壓斬波式開環控制;
3. 根據轉子位置的電壓斬波式電樞電流(有效值或平均值)閉環控制;
4. 根據轉子位置的電壓斬波式母線電流(有效值或平均值)閉環控制;
5. 根據轉子位置的電壓斬波式電樞電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;
6. 根據轉子位置的電壓斬波式母線電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;
7. 根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM開環控制;
8. 根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM電樞電流(有效值或平均值)閉環控制;
9. 根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM母線電流(有效值或平均值)閉環控制;
10.根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM電樞電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;
11.根據轉子位置的任意諧波注入電壓PWM母線電流(有效值、平均值或瞬時值)限幅控制;
12.根據轉子位置的任意諧波注入電流滯環控制;
13.根據時間的固定脈寬固定頻率方波電壓開環控制
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3. BCPM 4.2-通用的傳統有刷整流電機設計工具
Magneforce自帶Arbidraw繪圖工具,用戶可以利用Arbidraw建立和修改已有模型,還可以通過Arbidraw控制節點數量以及網格剖分。同時Arbidraw支持用戶自建模型的導入。
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BCPM中加入特有的換向模型和電火花模型,以上模型融合了大量的工廠經驗和縝密的理論推導,因此,BCPM模塊可以準確模擬諸如換向損耗、電火花損耗等多種有刷電機特有的參數。使得BCPM在有刷電機設計領域具有絕對優勢。
BCPM主要用于設計電刷換向直流電動機、永磁直流電動機和單相串勵電動機,主要特點包括:
? 模型庫與參數化相結合的輔助建模方式,同時支持自建模型的一鍵導入。
? 采用自適應網格技術,同時支持手動網格優化功能。
? 集成了包括多頻率損耗特性的沖片材料庫和包括多溫度M-H曲線的永磁材料庫。
? 采用具有自動前后處理功能的時步有限元仿真技術。
? 包括開路反電勢以及反電勢系數,電感,轉矩系數和齒槽轉矩等電機本征參數計算。
? 包括不同轉矩或者不同轉速下電機負載特性計算。
? 集成了自動溫度修正的用戶自定義工況的批量負載工作點特性分析。
? 換向損耗,電火花損耗和氧化膜損耗計算。
? 負載工況下永磁材料不可逆去磁的評估。
? 電路和磁場的波形、特性和云圖等的一鍵獲取,并集成FFT功能。
? 翔實的電機性能參數分析結果,并可直接輸出至Excel和Txt
4. INDU4.2版—高效的感應電機設計工具
Magneforce采用先進的自適應網格剖分技術,網格剖分軟件自動完成。同時,Magneforce還tigong了三種網格優化工具供使用者手動優化網格質量。此外,Magneforce會自動完成邊界條件設置,自動建立有限元求解所需的功能域等等有限元前處理工作。
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自適應的網格以及三種網格優化方式
Indu主要用于設計多相感應電動機和單相感應電動機,主要特點包括:
? 模型庫與參數化相結合的輔助建模方式,同時支持自建模型的一鍵導入。
? 采用自適應網格技術,同時支持手動網格優化功能。
? 集成了包括多頻率損耗特性的沖片材料庫和包括多溫度M-H曲線的永磁材料庫。
? 采用具有自動前后處理功能的時步有限元仿真技術。
? Indu中集成了基于T等效電路的磁路法設計單元,用于電機的快速設計
? 可以計算任意轉速或轉矩下的瞬態特性
? 支持變轉速或者變轉矩的動態過程仿真
? 支持6-step逆變器供電時的電機瞬態特性分析
? 可以模擬轉子出現斷條或者端環出現虛焊等故障時的電機特性
? 電路和磁場的波形、特性和云圖等的一鍵獲取,并集成FFT功能。
? 翔實的電機性能參數分析結果,并可直接輸出至Excel和Txt
5. SRM3.2版—新型磁阻電機設計工具
Magneforce 材料庫收錄了多種工廠中常用的永磁材料和鐵心材料,永磁材料M-H曲線涵蓋了電機工作的多個溫度點的剩磁和矯頑力溫度修正系數。鐵心材料的損耗曲線也涵蓋了多個頻率點的損耗特性。基于以上材料參數計算得到的電機方案將更加準確。
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SRM主要用于設計新型開關磁阻電機,主要特點包括:
? 模型庫與參數化相結合的輔助建模方式,同時支持自建模型的一鍵導入。
? 采用自適應網格技術,同時支持手動網格優化功能。
? 集成了包括多頻率損耗特性的沖片材料庫和包括多溫度M-H曲線的永磁材料庫。
? 采用具有自動前后處理功能的時步有限元仿真技術。
? 包括開路反電勢,繞組電感,齒槽轉矩等電機本征參數計算。
? 逆變器激勵不同轉速或者轉矩下的電機負載特性計算。
? 逆變器激勵不同轉速或者轉矩下的電機瞬態特性計算。
? 定、轉子組件的電磁力波分析以及永磁材料不可逆去磁的評估。
? 與第三方控制電路聯合仿真的接口功能。
? 電路和磁場的波形、特性和云圖等的一鍵獲取,并集成FFT功能。
? 翔實的電機性能參數分析結果,并可直接輸出至Excel和Txt。
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