作動器，或者叫螺線管，是一種通電產(chǎn)生磁場來控制銜鐵實現(xiàn)理想力矩和位移的設備。銜鐵為鐵磁物質(zhì)，受到磁場作用后產(chǎn)生吸力并把電能轉(zhuǎn)化成機械能，用于對負載的速度、方向、位移、力進行控制。
作動器，有時候也稱為制動器、電磁閥、電磁鐵等，其應用領域很廣，如燃料噴射器（油閥的電磁閥）、電能分配器（斷流器、斷路器、繼電器、接觸器等）、各種汽車、液壓工業(yè)應用等。
公司針對作動器電磁分析和性能優(yōu)化、溫升與形變、結(jié)構(gòu)應力分析、控制系統(tǒng)集成等設計需求，提供電磁、結(jié)構(gòu)、流體、控制等多物理集成化設計解決方案，解決作動器的設計問題。
作動器的結(jié)構(gòu)形式有很多，但工作原理基本相同，典型的電磁作動器包含一個繞制在鐵極片的多匝線圈和一個可移動的銜鐵。此外，外殼框架的鐵心部分，為磁通提供閉合回路，圖2展示了框架、磁極片、線圈和銜鐵的幾何結(jié)構(gòu)。
當電磁作動器連接上電壓源時，線圈中通過電流并產(chǎn)生磁通形成磁力，驅(qū)動銜鐵從開啟位置移動到閉合位置。有些電磁作動器可采用永磁體來輔助建立磁通，或者幫助銜鐵在線圈電壓關(guān)斷時保持在一定的位置，例如： 音圈作動器使用永磁體產(chǎn)生磁通和線圈電流相互作用，使線圈中產(chǎn)生洛倫茲力。這些設備可能是二維或者三維結(jié)構(gòu)，運動部件可能是旋轉(zhuǎn)運動或者是非圓柱運動（如搖桿擺動）。
作動器中的銜鐵、磁極片和框架均為鐵磁材料，建模時考慮了非線性B-H曲線飽和效應對設備性能的影響。銜鐵形狀和尺寸的設計，以及與磁極片的匹配都會影響作動器關(guān)閉時刻的力能指標。另外，線圈的設計決定了其電阻和電感值，尤其是電感，因為它正比于線圈匝數(shù)的平方乘以非線性鐵磁材料和空氣氣隙的總磁阻。L/R的比值為設備的電氣時間常數(shù)，這個值決定了線圈中電流上升的速度，而設備中磁場建立的速度取決于電渦流，因而電磁擴散時間也會影響作動器性能。
在線圈電流快速上升期間，磁通擴散到作動器的整個磁路前，集中分布在作動器的內(nèi)表面上，這會延遲了銜鐵電磁力的建立時間，從而延遲了閉合時間。同理，當外加電壓源關(guān)斷后從設備上撤銷磁場時，由于殘磁的存在也會延遲作動器銜鐵的重新打開時間。隨著時間推進，磁場穿過設備壁厚，銜鐵受力增加，最后，一旦受力克服了彈簧和負載反作用力后銜鐵閉合。因此，磁極形狀、材料和線圈設計也將直接影響到磁擴散過程，進而影響到作動器閉合時間。Maxwell 瞬態(tài)場求解器可分析上述電渦流后局部磁場擴散過程。
Maxwell的靜態(tài)或者瞬態(tài)求解器可以完成作動器二維和三維電磁場分析。通常，在靜態(tài)仿真中把線圈的形狀、匝數(shù)和線徑以及幾何尺寸等參數(shù)設為參數(shù)化/優(yōu)化變量，改變線圈電流和銜鐵位置而輸出一組反映力和位置的曲線。由于Maxwell使用了自動自適應網(wǎng)格剖分技術(shù)，從而使變量的參數(shù)化/優(yōu)化掃描變得非常的容易。
除了靜態(tài)方法以外，使用Maxwell瞬態(tài)求解器可以仿真在考慮了電氣控制和機械負載條件下，銜鐵到達閉合位置的速度問題。例如：外加激勵電壓源為任意波形（或者使用Maxwell自帶的circuit editor工具），同時考慮材料的非線性，考慮機械的運動方程（包含了阻尼、負載力，而且它們都可以是關(guān)于位置、速度或者時間的函數(shù)），考慮電渦流和磁擴散等。
作動器絕大多數(shù)采用軟磁材料作為導磁路徑。由于軟磁材料BH回線較窄，矯頑力較小，在計算電磁性能時，通常采用初始磁化曲線計算BH工作點。但是，當作動器線圈斷電時后，磁場不會降為0，會出現(xiàn)剩磁現(xiàn)象，因而會直接影響到作動器電磁力和閉合時間計算。Maxwell可通過矢量磁滯材料建模功能，真實地考慮作動器軟磁材料特性，精確地分析軟甲材料的剩磁效應，從而精確地計算作動器磁場擴散、電磁力、閉合時間等瞬態(tài)電磁特性。
Maxwell瞬態(tài)電磁場仿真分析得到的線圈和鐵芯損耗，可通過ANSYS WB環(huán)境映射到Mechanical或者CFD（計算流體動力學）軟件Fluent中做熱分析，如圖8所示。其耦合方式包括：電磁場分析得到的總損耗空間分布映射到Fluent熱模型，通過精確考慮復雜散熱環(huán)境，包括對流和傳熱，直接計算各部件的溫升并將溫度數(shù)據(jù)反饋回Maxwell中修改材料的溫度屬性并重新計算損耗，如此雙向耦合反復迭代，得到作動器線圈和鐵芯等部件穩(wěn)態(tài)溫度；在Mechanical溫度場計算中采用簡單設置，即直接定義傳熱系數(shù)，或者此傳熱系數(shù)由Fluent計算得到，再通過電磁-熱瞬態(tài)熱性能和熱循環(huán)分析迭代多次后得到作動器的穩(wěn)態(tài)溫度，此流程的仿真計算速度要比在Fluent中直接計算溫升快，且仿真精度大大提高。
作動器在裝配過程中的偏心問題將會影響在作動器的整體性能。如銜鐵偏離中心，會導致側(cè)向電磁力，并造成軸承表面過度摩擦。同時，偏心可能是整體偏心，也可能是軸向偏心，也可能是軸向傾斜。ANSYS Maxwell可以通過云圖或者矢量圖的方式顯示在任意位置、電流密度下的力密度分布。
作動器在啟動工況和最大行程工況時的結(jié)構(gòu)強度及其固有頻率系統(tǒng)的性能也有很大的影響，ANSYS Workbench 同樣可準確分析作動器不同工況下的結(jié)構(gòu)強度和固有頻率。
作動器設計除了需要精確考慮其電磁和多物理域耦合特性外，還需要考慮其供電和控制電路集成。Simplorer既可以實現(xiàn)行為級作動系統(tǒng)設計，快速分析其性能；也可以通過與Maxwell協(xié)同仿真（考慮材料的非線性、電渦流和磁擴散等效應），或者通過降價模型（僅考慮作動器位置和電流參數(shù)化掃描關(guān)系，忽略線圈的渦流效應）接口，實現(xiàn)高精度物理原型級作動系統(tǒng)設計，精確分析其性能。圖1展示Simplorer平臺多層次建模功能，圖2展示Simplorer平臺高精度作動系統(tǒng)設計模型：設備級的電力電子器件、閉環(huán)控制系統(tǒng)、精確的二維或者三維作動器模型、以及機械或者液壓負載等。驅(qū)動電路與Maxwell有限元模型瞬態(tài)鏈接實現(xiàn)協(xié)同仿真；機械管腳直接連接定義重量、力、彈簧和停止位限制的裝置。
ANSYS作動器設計解決方案既提供了電磁場有限元分析和優(yōu)化設計工具，能實現(xiàn)作動器靜態(tài)、瞬態(tài)磁場分析和性能優(yōu)化；也提供了靜態(tài)熱和瞬態(tài)流體熱分析工具，能夠?qū)崿F(xiàn)電磁、熱雙向耦合分析；還提供了電路和系統(tǒng)設計工具，能夠?qū)崿F(xiàn)從行為級到物理原型級，多層次、高精度作動系統(tǒng)設計，可以幫助用戶高效實現(xiàn)無縫集成的作動器多物理域集成化設計流程，通過高精度仿真，減少制作樣機次數(shù)，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，有利于用戶在激烈競爭中脫穎而出。
隨著我國新能源汽車市場持續(xù)擴張，作為新能源汽車“心臟”的動力電池正站在風口上。2013年開始，我國新能源汽車快速發(fā)展，截至2017年，中國新能源汽車保有量已經(jīng)達到160余萬輛，我國已成為名副其實的全球最大的新能源汽車市場。動力電池作為最為核心的關(guān)鍵零部件，它的相關(guān)技術(shù)必須與電動汽車的發(fā)展相適應。新能源汽車能走多遠，最終取決于動力電池能走多遠。綜合各類電池的技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展趨勢，鋰離子電池在混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車領域，將會有越來越廣泛的應用。該類電池技術(shù)對新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義重大。
當前國內(nèi)生產(chǎn)動力電池的企業(yè)約有上百家，但由于自動化程度低，不少企業(yè)呈現(xiàn)出生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品良品率低和運營信息互聯(lián)互通效率低的“三低”特點。這使得動力電池在技術(shù)以及一致性問題上一直很難有實質(zhì)性突破，嚴重影響了動力電池的整體性能，也制約了我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
基于此，動力電池的智能制造應運而生。未來，包括動力電池在內(nèi)的新能源汽車制造，未來必然走向大規(guī)模和智能化，呈現(xiàn)高精度、高速度和高可靠性的“三高”特點。而仿真作為其中重要的一環(huán)，將起到至關(guān)重要的作用。
新能源動力電池力學性能分析，包括：各極限工況的強度分析，模態(tài)分析，PSD隨機振動分析，碰撞分析，擠壓分析，跌落分析，沖擊分析，疲勞分析等。
新能源動力電池熱學（熱管理系統(tǒng)）性能分析，包括：電池包低溫充電加熱，電池包自然散熱CFD分析等。
新能源動力電池電氣系統(tǒng)仿真：系統(tǒng)的電路仿真，充放電過程分析等。
3.1 動力電池包的強度、剛度問題
3.2 動力電池包的振動問題
3.3 動力電池的顯示動力學問題
3.4 動力電池的疲勞問題
3.5 動力電池的加熱及散熱問題
三維模型導入功能：ANSYS在導入模型方面做的很好，無論是零件和裝配體，既可以通過中間格式文件導入，又可以通過相應接口（interface模塊）直接導入三維軟件模型，可以實現(xiàn)模型的實時雙向互導，實現(xiàn)模型信息無損傳遞，并保持原有的參數(shù)化數(shù)據(jù)，非常有利于后續(xù)的優(yōu)化設計。
建模與模型修復功能：ANSYS 的SpaceClaim軟件基于直接建模思想，在建立三維實體模型或有限元模型（梁單元的抽取、中間面、內(nèi)外流體、點焊等），以及模型的修復（去倒角、填充、干涉面等）等操作更加方便，界面更加友好。
操作界面便捷：ANSYS的分析流程統(tǒng)一集成在workbench平臺，流程清晰度和邏輯性較強，各個分析類型（如結(jié)構(gòu)應力分析、模態(tài)分析、隨機振動分析、疲勞分析）統(tǒng)一在workbench中進行，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換非常方便。
網(wǎng)格劃分：對于網(wǎng)格類型，ANSYS有一維網(wǎng)格、二維網(wǎng)格（三角形/四邊形）、三維網(wǎng)格（四面體/六面體/楔形體）。網(wǎng)格控制方法都類似，包括拓撲優(yōu)化、損傷容差、膨脹層、高質(zhì)量殼網(wǎng)格等。ANSYS在網(wǎng)格控制方面功能比較強大，除了ANSYS meshing外，又增加了另一功能強大的網(wǎng)格軟件ANSYS ICEM CFD。
多物理場耦合：ANSYS做的比較全，其Workbench平臺集結(jié)構(gòu)、電磁、流體分析于一體，對于多物理場耦合絕對是個完美的操作平臺。
幾何建模：ANSYS SCDM
結(jié)構(gòu)仿真分析： ANSYS Mechanical Enterprise
疲勞壽命分析：ANSYS nCode Designlife
流體仿真分析： ANSYS Meshing、ICEM CFD、ANSYS Fluent/CFX
加速模塊：ANSYS HPC
中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于 21 世紀初。2001 年，新能源汽車研究項目被列入國家十五期見的 863 重大科技課題，并規(guī)劃了以汽油車為起點，像氫動力車目標前進的戰(zhàn)略。
十一五以來，我國 出了節(jié)能和新能源汽車戰(zhàn)略，政府高度關(guān)注新能源汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在能源和環(huán)保的壓力下，新能源汽車無疑成為未來汽車的發(fā)展方向。
十二五期間，我國新能源汽車將正式邁入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段：2011-2015 年開始進入產(chǎn)業(yè)化階段，在全社會推廣新能源城市客車、混合動力車、小型電動車。
十三五期間即 2016-2020 年，我國將進一步新能源汽車、多能源混合動力車、插電式電動轎車、氫燃料電池轎車將逐步進入普通家庭。
目前，國內(nèi)外新能源汽車應用不斷發(fā)展，研發(fā)不斷深入。驅(qū)動電機、動力電池系統(tǒng)、IGBT 及控制器等電驅(qū)動關(guān)鍵零部件及其系統(tǒng)一直是新能源汽車研究的熱點、重點和難點，與外國先進水平相比，我國新能源汽車研究在這些方面仍存在不小差距。新能源汽車的設計和虛擬仿真設計非常具有挑戰(zhàn)，需要不斷實踐。
新能源汽車系統(tǒng)比較復雜，設計環(huán)節(jié)涉及多個領域，包括電磁設計、控制系統(tǒng)、電力電子、機械、流體、溫度、嵌入式等不同領域，如圖1所示；涉及多個設計部門，設計總成部門、電機本體部門、控制系統(tǒng)部門、電池設計部門、機械設計部門等。多學科領域的交叉設計增加了整個新能源汽車的設計難度。不同部門關(guān)注點不同，需求的層次也不一致。總之，如何綜合考慮各個關(guān)鍵點的性能，如何綜合設計復雜的新能源汽車系統(tǒng)，如何協(xié)調(diào)設計，如何解決多物理域的設計問題，這些都是復雜的工作。
相對傳統(tǒng)汽車而言，新能源汽車的設計指標更加嚴格。目前新能源汽車的動力電池系統(tǒng)嚴重限制了行駛里程，而為了克服這個困難，再設計新能源汽車時要盡可能減輕各個部件的重量，減小體積， 高效率。
為了新能源汽車使用的方便性、可靠性和舒適性，需要精確設計無線電傳輸系統(tǒng)、電池組的建模和熱管理系統(tǒng)、電機和電機控制系統(tǒng)。同時，新能源汽車上的電子器件大大增加，再設計的時候，還要充分考慮汽車上各個電子器件相互干擾問題，即 EMI/EMC 問題，以及考慮電子器件的散熱和振動問題。
與其他先進的系統(tǒng)設計流程類似，新能源汽車的設計流程也是從概念設計、系統(tǒng)設計、子系統(tǒng)設計、部件設計等環(huán)節(jié)一步步進行。在驗證階段，需要從部件、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的順序進行集成和驗證。為了節(jié)省研發(fā)時間和節(jié)省設計成本，新能源汽車的這個設計和驗證流程不會采用全部真實的物理樣機設計和測試，而會采用一部分和全部采用虛擬層面的設計和驗證，也就是所謂的虛擬設計和虛擬測試。
在虛擬設計和虛擬測試的時候，不同部門對模型層次的要求也不一樣。總體設計層面會更多采用行為級模型，部件設計層次會采用更為精確的物理級模型。而從物理級模型到系統(tǒng)仿真用的行為級模型，需要仿真平臺具有比較良好的模型降階和協(xié)同仿真技術(shù)。
在新能源汽車的部件設計中，往往不僅需要考慮部件某一個單一物理域的性能，而是要綜合考慮多個物理域性能，例如電磁、結(jié)構(gòu)、通風和散熱的性能，所以在設計的時候需要一個平臺能夠滿足這個設計要求。
新能源汽車是由幾千個零部件組成的復雜產(chǎn)品，在仿真設計和研發(fā)過程中涉及到流體、結(jié)構(gòu)、溫度、電磁和控制等多個領域的復雜多物理場問題。目前 ANSYS仿真技術(shù)在新能源汽車設計中的主要應用領域廣泛。
針對新能源汽車的設計指標嚴格、系統(tǒng)設計的復雜性特點，其復雜的系統(tǒng)和產(chǎn)品需要解決方案覆蓋所有物理場和學科領域，ANSYS 針對性的提出了包括系統(tǒng)設計和多物理域設計的整體全數(shù)字化虛擬設計解決方案。
ANSYS 系統(tǒng)集成平臺致力于機電系統(tǒng)中的系統(tǒng)和子系統(tǒng)的性能預測與分析，它不僅實現(xiàn)了從部件到系統(tǒng)的多層次全數(shù)字化設計，也使得系統(tǒng)和部件從初始方案到最終方案都始終緊密聯(lián)系在一起，設計流程更加合理。ANSYS 集成化多物理域仿真平臺可以綜合考慮整體系統(tǒng)及其中的各個部件電氣、電磁、熱、結(jié)構(gòu)、流體等熱性。
在機電系統(tǒng)性能分析中，EMI/EMC 設計是一類比較特殊的問題。系統(tǒng)集成平臺中的 EMI/EMC 子系統(tǒng)通過對電路分析工具，電磁場分析工具進行互聯(lián)和數(shù)據(jù)鏈接共享，同時從頻域和時域角度考量，實現(xiàn)諸如 PCB 的傳導和輻射干擾控制與電磁兼容設計、機箱機柜屏蔽效能設計、結(jié)合印制板、線纜線束、非線性數(shù)字部件、模擬部件、射頻器件在內(nèi)的系統(tǒng)與電路仿真等典型 EMI/EMC 分析。
基礎物理系統(tǒng)仿真是現(xiàn)代機電系統(tǒng)設計的基本工具，也是全數(shù)字化機電系統(tǒng)多物理研發(fā)平臺的基石。基礎物理仿真系統(tǒng)用于解決新能源汽車研發(fā)中涉及的各類關(guān)鍵問題，包括結(jié)構(gòu)分析問題、通風散熱問題、電磁分析問題、振動和噪聲問題、電機控制問題以及 EMI/EMC 問題。從魯棒性設計的角度來看，基礎物理仿真系統(tǒng)還包括多目標優(yōu)化、靈敏度和可靠性分析。以及統(tǒng)計分析，通過與前述基礎物理仿真系統(tǒng)的集成，進行穩(wěn)定性設計。
ANSYS 多物理域仿真解決方案包括：電磁分析、結(jié)構(gòu)分析、振動分析、疲勞分析、噪聲分析、流體分析、熱分析、多目標優(yōu)化分析等。
多物理域協(xié)同優(yōu)化平臺是機電系統(tǒng)底層零部件精確設計和優(yōu)化的基本平臺。幾點協(xié)同的設計是一個復雜的多物理場問題，不同的物理與相互制約，相互影響基礎物理復雜協(xié)同滿足了單個物理于的精確分析功能，多物理域協(xié)同優(yōu)化平臺則是將這些不同物理域分析系統(tǒng)和工具集成在一起，實現(xiàn)了不同物理場工具之間的數(shù)據(jù)共享、功能互聯(lián)、并形成操作類似的統(tǒng)一設計環(huán)境。這些不同物理域分析系統(tǒng)和工具可以在平臺內(nèi)部同時對單個部件進行真正的多物理系統(tǒng)分析，將多物理相互制約因素納入虛擬樣機研發(fā)的考慮范疇，使得虛擬樣機更加逼真。
隨著科技的發(fā)展以及人們生活水平的提高，電梯作為高層建筑和公共場所不可或缺的重要建筑設備，得到廣泛的使用。全球電梯行業(yè)經(jīng)過百余年的發(fā)展，形成了較高的行業(yè)集中度，奧的斯、三菱、通力、迅達等品牌逐漸成為全球電梯的知名品牌，占據(jù)了全球較大市場份額。 由于社會經(jīng)濟發(fā)展水平的不均衡，全球電梯區(qū)域市場存在較大差異。歐美和日本等發(fā)達國家電梯行業(yè)起步較早，目前電梯保有量水平已達約每200 人擁有一臺電梯，但由于近年來人口增長緩慢，其電梯保有量基本保持穩(wěn)定，安裝維保業(yè)務已成為電梯行業(yè)重要收入來源。中國、東南亞、中東等國家和地區(qū)因電梯行業(yè)起步較晚，人均電梯保有量水平較低，但近年來其經(jīng)濟增長迅速，大力發(fā)展基礎設施建設，電梯需求增長迅速，已成為全球重要的新梯消費市場。
進入21 世紀，一批民族電梯企業(yè)在技術(shù)水平、管理水平等方面得到了顯著提高，包括康力電梯、江南嘉捷、遠大智能、快意電梯等一部分具有一定規(guī)模的民族電梯企業(yè)迅速完成了從研發(fā)、設計、制造到安裝維保在內(nèi)的完整業(yè)務鏈建設，尤其在中低速電梯產(chǎn)品方面，憑借較高的性價比，逐漸打破了外資品牌對我國電梯市場的壟斷。
電梯結(jié)構(gòu)力學性能分析，包括：各工況的強度、剛度分析，模態(tài)分析，PSD隨機振動分析，跌落分析，沖擊分析，疲勞分析等。
電梯流體力學性能分析，包括：控制柜、變頻器等散熱分析，高速氣動性分析等。
電梯控制系統(tǒng)仿真：系統(tǒng)的電路仿真，主控板的EMC/EMI分析等。
3.1 電梯的強度、剛度、振動問題
3.2 電梯的散熱問題
三維模型導入功能：ANSYS導入模型，無論是零件和裝配體，既可以通過中間格式文件導入，又可以通過相應接口（interface模塊）直接導入三維軟件模型，可以實現(xiàn)模型的實時雙向互導，實現(xiàn)模型信息無損傳遞，并保持原有的參數(shù)化數(shù)據(jù)，非常有利于后續(xù)的優(yōu)化設計。
建模與模型修復功能：ANSYS 的SpaceClaim軟件基于直接建模思想，在建立三維實體模型或有限元模型（梁單元的抽取、中間面、內(nèi)外流體、點焊等），以及模型的修復（去倒角、填充、干涉面等）等操作更加方便，界面更加友好。
操作界面便捷：ANSYS的分析流程統(tǒng)一集成在workbench平臺，流程清晰度和邏輯性較強，各個分析類型（如結(jié)構(gòu)應力分析、模態(tài)分析、隨機振動分析、疲勞分析）統(tǒng)一在workbench中進行，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換非常方便。
網(wǎng)格劃分：對于網(wǎng)格類型，ANSYS有一維網(wǎng)格、二維網(wǎng)格（三角形/四邊形）、三維網(wǎng)格（四面體/六面體/楔形體）。網(wǎng)格控制方法都類似，包括拓撲優(yōu)化、損傷容差、膨脹層、高質(zhì)量殼網(wǎng)格等。ANSYS在網(wǎng)格控制方面功能比較強大，除了ANSYS meshing外，又增加了另一功能強大的網(wǎng)格軟件ANSYS ICEM CFD。
多物理場耦合：ANSYS做的比較全，其Workbench平臺集結(jié)構(gòu)、電磁、流體分析于一體，對于多物理場耦合操作比較友好。
幾何建模：ANSYS SCDM
結(jié)構(gòu)仿真分析： ANSYS Mechanical Enterprise
疲勞壽命分析：ANSYS nCode Designlife
流體仿真分析： ANSYS Meshing、ICEM CFD、ANSYS Fluent/CFX
加速模塊：ANSYS HPC
電機是一種應用廣泛的能量轉(zhuǎn)換裝置，按照能量轉(zhuǎn)換方式分為發(fā)電機和電動機兩個大類。電機系統(tǒng)是一個集電氣、機械、動力學、散熱、電子電路、控制系統(tǒng)等眾多學科專業(yè)于一體的復雜系統(tǒng)。
新能源電機設計是一個復雜的多物理場問題，它涉及到電磁、結(jié)構(gòu)、流體、溫度和控制等多個領域。隨著新材料、新工藝以及各種電機新技術(shù)的發(fā)展，電機設計的要求越來越苛刻，精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的設計方法和手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電機設計的要求，必須借助于現(xiàn)代仿真技術(shù)才能解決各種設計難題。
針對電機永磁化、高速化、無刷化、數(shù)字化、集成化、智能化、高效節(jié)能化的發(fā)展趨勢和相關(guān)技術(shù)挑戰(zhàn)，ANSYS能提供集成化設計解決方案和流程，高效實現(xiàn)電機從磁路法到有限元、從部件到系統(tǒng)、從電磁到多物理場耦合的多領域、多層次、集成化電機及驅(qū)動/控制系統(tǒng)設計。
基于磁路法的旋轉(zhuǎn)電機設計專家RMxprt，不僅能完成多達19種電機的磁路法計算，還能夠一鍵生成電機的二維和三維全參數(shù)化有限元分析模型，包括自動建立幾何模型、設置材料屬性、網(wǎng)格剖分、邊界條件、外電路以及運動和求解選項等，并且RMxprt中設置的設計變量能夠無縫傳遞到Maxwell中，用于參數(shù)化、優(yōu)化設計、極大的簡化了電機電磁場有限元分析和瞬態(tài)性能優(yōu)化流程。
基于電磁場有限元分析的軟件Maxwell 2D/3D，可通過對RMxprt直接輸出的有限元模型進行簡單修改，就可以完成電機各種正常和故障工況下的電磁性能分析，例如：齒槽轉(zhuǎn)矩、開路反電動勢、額定負載特性、轉(zhuǎn)矩電流特性、繞組短路/斷路、導條斷裂等，并可直接設置或調(diào)用RMxprt設置的各種變量，對電機的各種瞬態(tài)特性進行參數(shù)化/優(yōu)化設計，還可利用HPC和DSO，加速電機電磁計算和性能優(yōu)化進程。并結(jié)合內(nèi)置外電路或Simplorer控制電路，對電機有限元模型進行仿真設計和細節(jié)優(yōu)化，并輸出等效電路模型備用。
采用Simplorer進行電機及控制系統(tǒng)仿真，結(jié)合SCADE嵌入式控制代碼自動生成技術(shù)；結(jié)合Maxwell場路耦合、瞬態(tài)協(xié)同仿真技術(shù)；結(jié)合Q3D線纜、母排、IGBT寄生參數(shù)提取技術(shù)；對整個電驅(qū)動系統(tǒng)進行高精度仿真和性能優(yōu)化。
采用Maxwell輸出電機的幾何模型和分布式損耗到Mechanical或FLUENT等工具中，進行電機溫度場仿真，實現(xiàn)電磁、熱單/雙向耦合分析，預測電機在各種工況下的溫升并優(yōu)化散熱系統(tǒng)設計。
采用Maxwell輸出電機的幾何模型到Mechanical，利用Workbench和ANSYS電機電磁、振動、噪聲自動化耦合仿真流程,便捷地分析電機在各種工況下的結(jié)構(gòu)應力、形變以及振動噪音。
除此之外，ANSYS還提供了定制化開發(fā)功能UDO和ToolKit包，方便用戶將復雜的設計流程化、自動化。UDO能夠在電磁場有限元分析結(jié)束后，直接輸出電機的各種電磁性能數(shù)據(jù)；ToolKit能夠一鍵完成永磁和感應電機的LdLq、效率Map圖、一鍵輸出電機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線等，且采用MPTA控制算法，并考慮溫度、頻變交流電阻、斜槽、不同頻率下鐵耗系數(shù)等對電機性能的影響。
UDO是Maxwell內(nèi)置的、針對電機設計的后處理工具，能夠在電磁場有限元計算完成之后，直接輸出電機的輸入輸出功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、各種損耗、LdLq、效率以及功率因數(shù)等電磁性能數(shù)據(jù)。
Toolkit是Maxwell內(nèi)置的、針對電機設計的定制t化后處理工具，能夠一鍵完成永磁電機的效率Map圖、損耗Map圖、LdLq以及電流的Map圖，一鍵輸出電機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速曲線等功能，采用單位電流最大轉(zhuǎn)矩輸出（MPTA）的控制算法，并考慮溫度、頻變交流電阻、斜槽、不同頻率下鐵耗系數(shù)等對電機性能的影響。
