Motor-CAD – Elektromagnetische und thermische Berechnung elektrischer Maschinen

Motor-CAD ist ein herausragendes Software-Paket mit Fokus auf die elektromagnetische Leistung von Motoren und Generatoren, sowie die Optimierung ihrer Kühlung. Seit seiner Entwicklung vor mehr als zwölf Jahren wird Motor-CAD von vielen Hauptmotorherstellern und Universitäten weltweit genutzt.

Motor-CAD gibt die Möglichkeit, die elektromagnetische und thermische Leistung bei verschiedenen Typen von Elektromotoren mit integrierten Systemen der Softwarepakete EMag, Therm und Lab zu testen. Innerhalb von Minuten sind damit genaue elektromagnetische und thermische Berechnungen möglich. Die Ergebnisse werden in einem leicht verständlichen Format vorgestellt, mit dem die Konstruktionsentscheidungen rational getroffen werden können.

Die Software hat eine durchdacht gestaltete Benutzeroberfläche, die eine einfache Eingabe von Daten und die intuitive Interpretation der Ergebnisse ermöglicht. Viele dieser Eigenschaften, die Motor-CAD zum perfekten Optimierungstool machen, wurden in enger Abstimmung mit Kunden entwickelt und auf die Bedürfnisse der Industrie zugeschnitten.

EMag

Bietet ein schnelles 2D-FE-Modul für präzise elektromagnetische und elektrische Abschätzungen. Die Motor-CAD EMag-Module arbeiten mit den jeweiligen Motor-CAD Therm-Modulen zusammen, um den Motordesignern ein optimales Design in Bezug auf Performance, Energieeffizienz, Größe und Kosten zu ermöglichen. Motor-CAD nutzt die neuesten Modellierungsansätze bestmöglich aus, um ein schnelles und präzises Analysetool für Maschinendesigner zur Verfügung zu stellen.

Motor-CAD besitzt eine benutzerfreundliche grafische Oberfläche, welche dem Benutzer erlaubt, seine Geometrie, Wicklungsdaten, Regelungsstrategie und Kühlung vorzugeben. Die standardmäßigen Industrietests des jeweiligen Maschinentyps werden als elektromagnetische Performancetests, welche die thermischen Aspekte dabei berücksichtigen, nachgebildet.

Motor-CAD EMag – verfügbare Motortypen:

- BPM – bürstenlose PM Maschinen
- BPMOR – bürstenlose Außenläufer-PM-Maschinen
- IM – Asynchronmaschinen 3-phasig
- SYNCREL – Synchronreluktanzmaschinen

Therm

Kombiniert ein Reluktanznetzwerk und die Finite-Elemente-Berechnung zur Optimierung des Kühlsystems einer elektrischen Maschine. Thermische Motor-CAD-Modelle basieren auf analytischen thermischen Ersatzschaltbildern und sind daher extrem schnell zu berechnen. Aufgrund dieser Tatsache eignet sich die Software hervorragend für Kühlkreisoptimierungen und „What if“-Analysen. Alternative numerische Methoden benötigen oft Tage oder Wochen für die Modellierung und zusätzliche Stunden zur Berechnung der Lösung.

Alle thermischen Widerstände und Kapazitäten des Netzwerkes werden automatisch aus der Geometrie und den Materialeigenschaften bestimmt. Der Anwender muss daher kein Experte für thermische Prozesse in E-Maschinen sein.

Motor-CAD beinhaltet effiziente und robuste Algorithmen zur Berechnung natürlicher und erzwungener Konvektion, Flüssigkeitskühlung, Strahlung und Wärmeleitung. Für eine präzise Modellierung von Oberflächen jeglicher Art nutzt Motor-CAD eine Datenbank, welche messtechnisch überprüfte Korrelationen von laminarer und turbulenter Konvektion beinhaltet.

Mit Motor-CAD kann somit die Kühlung verschiedener Maschinentypen unter Berücksichtigung eines großen Spektrums an Kühlungsmöglichkeiten optimiert werden.

Die kurze Rechenzeit hat einen sehr großen Nutzen bei der Modellierung komplexer Lastzyklen, wie beispielsweise bei Traktionsmaschinen oder in der Applikation bei Aufzuglastzyklen.

Motor-CAD Therm – verfügbare Motortypen:

- BPM – bürstenlose PM Maschinen
- BPMOR – bürstenlose Außenläufer-PM-Maschinen
- IM – Asynchronmaschinen 3-phasig
- IM1PH – Asynchronmaschinen 1-phasig
- SYNC – Synchronmaschinen
- SYNCREL – Synchronreluktanzmaschinen
- SRM – geschaltete Reluktanzmaschinen
- PMDC – bürstenbehaftete PM-Gleichstrommaschinen
- CLAW – Klauenpolmaschinen
- WFC – Universalmaschinen

MotorCAD – Kühlungsarten:

- natürliche Konvektion (TENV)
- erzwungene Konvektion (TEFC)
- Ventilation
- Wasserkühlmantel (verschiedene Ausführungen)
- Tauchkühlung
- Rotor/Stator Nasskühlung
- Spraykühlung
- Abstrahlung
- Wärmeleitung

FE-Therm Add-On:

MotorCAD nutzt leistungsstarke und robuste analytische Algorithmen, um thermisches Verhalten und Kühlung von elektrischen Maschinen zu berechnen.

Mit dem FE-Therm Add-on können zum einen die Wärmeverteilungen in der Statornuten, sowie die Temperaturen und Temperaturgradienten in komplexen mehrschichtigen Magnetstrukturen im Rotor mit Finite-Elemente-Methode berechnet werden. Zum anderen eignet sich dieses Add-On, um das analytische thermische Netzwerk mit einer FEM-Lösung zu kalibrieren.

Die Vernetzung und Berechnung laufen vollständig automatisiert ab, die Rechenzeit liegt bei wenigen Sekunden.

Lab

Mit Motor-CAD Lab können Efficiency-Maps erstellt und Drehzahl-Drehmoment-Kennlinien geplottet werden. Außerdem ist es möglich, die kontinuierliche und maximale thermisch eingeschränkte Einhüllende im Betrieb und die Leistung über Lastzyklen zu analysieren.

Daten werden in einem einfachen Format abgelegt, welches einfach in MatLab, Excel und in andere Anwendungen exportiert werden kann. Es steht eine große Auswahl an Graphen in verschiedenen hochqualitativen Ausgabeformaten zur Verfügung. 

Für weitere Informationen und kostenfreie Testlizenzen wenden Sie sich bitte an software@maccon.de