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亿佳科技自研·iEmSim电机自动设计仿真软件

2023/11/24    来源:亿佳科技    作者:亿佳科技      
关键字:仿真  iEmSim  电机自动设计仿真  
iEmSim是一款专注电机自动设计和仿真的软件,可以作为数字员工代替人工完成电机设计工作,成为电机设计软件机器人。
iEmSim软件概述

       电机自动设计仿真

       iEmSim是一款专注电机自动设计和仿真的软件,由北京亿佳科技有限公司自主开发,具有独立知识产权。iEmSim软件致力于实现电机设计的自动化和智能化,包含功能:自动方案定制、自动仿真。

       iEmSim作为数字员工代替人工完成电机设计工作,成为电机设计软件机器人。iEmSim是技术人员成为电机设计专家的得力帮手。iEmSim目标是成为企业实现高工作效率和低经营成本完成电机设计的工具,企业减少技术人力成本的有效手段。

制造商

 



       北京亿佳科技有限公司于2014年1月成立于北京清华科技园,创始人王荀在2002年进入清华大学电机系攻读硕士和博士学位,期间开始电机设计仿真软件开发,至今已有21年电机设计仿真软件开发经验。

       公司拥有专业的技术团队及多年电机理论研究经验,可为高效电机、通用工业、新能源发电、汽车车辆、轨道交通、船舶舰艇、航空航天、军工行业等各行各业的电机设计师提供软件支持和咨询服务。

       公司秉持理论自主创新、代码自主编制,不代理国外商业软件,不封装国外商业软件,实现电机设计仿真软件的国产自主化,解决我国电机仿真技术过度依赖国外软件这类卡脖子的问题,推动我国电机设计仿真技术领先世界。

iEmSim界面介绍

       iEmSim基于工业互联网,可在公有云、私有云和混合云上部署,用户通过网络访问专用客户端即可使用。iEmSim可将单个电机编译成专用APP,下载到本地计算机。

       登录后进入主页,主页最上端是菜单栏、工具栏和用户中心。工具栏下方是三个窗口,资源窗口、属性窗口、图显窗口。如下图所示。

       ●资源窗口

       资源窗口包含电机栏、仿真栏、部件栏和材料栏。

       ●属性窗口

       属性窗口显示资源窗口中电机栏、仿真栏、部件栏和材料栏中各项的属性参数。

       点击电机栏中结构选项时,属性窗口显示结构参数,可在属性栏中完成电机结构参数值的输入。

       点击仿真栏中仿真选项时,属性窗口显示仿真工况参数,可在属性栏中完成仿真选项工况参数的输入。点击仿真栏中计算结果选项名称时,属性窗口显示仿真结果属性参数。

       ●图显窗口

       图显窗口显示图形和文表。如二维模型图、三维模型图、绕组分析、时域图、频域图、空间图、时空图、有限元模型、文表A、文表B、文表C、结论单等的图文结果显示。

       主页最下端是消息栏与日志栏。

 软件界面图

软件界面图

材料数据界面图

材料数据界面图


iEmSim软件功能

       电机设计软件iEmSim适用的电机种类有六种,即笼型异步电机、绕线异步电机、双馈异步电机、凸极同步电机、隐极同步电机、永磁同步电机,如下图所示。

电机模型图

电机模型图


       软件iEmSim中每种类型电机有多种分析功能,如表1-1所示。

表1-1 分析功能列表

分析功能列表


       1)电磁方案(解析法)

       “电磁方案(解析法)”主要功能是基于电机理论解析和经验公式、电机工程数据、优化算法自动完成电磁方案设计。

       电磁方案自动设计时,用户仅需输入额定参数,即极数、额定功率、额定电压和额定频率,即可自动完成电磁方案定制。用户无法确定电磁方案的其它参数时,无需手工输入,设置为0,软件自动计算这些参数;允许用户输入电磁方案的其它参数,如定子铁心外径、定子槽数等,作为固定约束。自动对所有可能的拓扑方案进行计算、比较和优化,详细分析极槽配合、绕组连接,给出一个或者若干个合理的优选方案。

       自动设计的电机性能特点:高效率、低振动、低噪声、无齿槽转矩、转矩平滑、无单边磁拉力。计算速度快,工作效率高,使用者无需掌握大量专业知识。初始阶段考虑更多可能方案,快速优选优化、缩小范围,制定合理方案,避免后期出现产品某些性能不达标带来时间和经济上的浪费。

永磁电机二维模型图

永磁电机二维模型图

定子铁心文表参数

定子铁心文表参数

绕组分析-星形图

绕组分析-星形图

绕组分析-展开图

绕组分析-展开图


       2)电磁稳态(等效路法)

       “电磁稳态(等效路法)”主要功能是根据等效磁路和等效电路模型对电磁方案校核计算。

       考虑稳态运行时额定频率对应的基波磁场,将一极磁路视作等效磁路,利用全电流定理和解析公式计算磁路特性,包括磁路中的磁压降和磁通密度;以相电阻和相电感构建等效电路模型,利用相量图和解析公式计算电路特性,包括等效电路的电阻和电感、电流、电磁转矩、功率因数、损耗、效率、热负荷等。等效电路参数为相电阻和相电感,包括定子电阻、定子漏感、转子电阻、转子漏感、励磁电阻、励磁电感等。对不同负载工况、不同运行转速时的稳态性能均可计算,输出设计表单。

转速和定子电流

转速和定子电流

功率角和定子电流

功率角和定子电流

起动转速和电磁转矩

起动转速和电磁转矩

转子电流和定子电流

转子电流和定子电流


       3)电磁稳态(网络路法)

       “电磁稳态(网络路法)”主要功能是根据集中参数构成的电路磁路网络模型进行电磁稳态分析,利用解析公式法进行气隙磁场和磁力分析。

       根据绕组实际连接建立集中参数构成的电路网络模型,根据磁路实际结构建立集中参数构成的磁路网络模型。利用网孔回路电压方程,计算电磁稳态运行性能,包括线圈电阻和电感、绕组电阻和电感、绕组磁链谐波、绕组电流谐波,定子绕组电流包括线圈电流、绕组支路电流、相电流、线电流和环流等,转子绕组电流为转子导条电流。利用磁场解析法,计算定子磁势谐波、转子磁势谐波、气隙磁势谐波、气隙磁通密度谐波、气隙磁力密度谐波、单边磁拉力谐波、电磁转矩谐波、齿槽转矩谐波等(这里称谐波时也包含基波)。利用解析公式对结果理论说明,明晰结果与电机参数的关系,充分发挥理论解析在多谐波分析计算中的独特优势,消除有限元数值算法引起虚假结果的干扰。

       以单个线圈为单位进行建模和分析,通用性强,分析计算时详细考虑以下内容的影响,即任意绕组连接(包括并联支路、对称或不对称连接)、均压线连接、铁心饱和、斜槽、斜极、静态偏心、动态偏心、定子铁心内圆椭形、定子齿内圆不同圆、转子齿外圆不同圆、齿上开辅助槽、槽沿圆周不均匀分布、转子鼠笼断条、空槽等。对于轴向结构分布不一致的情况,如斜槽、斜极,可轴向分段计算绕组感应电势、气隙磁通密度谐波、气隙磁力密度谐波、单边磁拉力谐波、电磁转矩谐波、齿槽转矩谐波。对不同负载工况、不同运行转速条件均可计算和分析。计算完毕后,无需进行手工后处理工作,自动输出显示时域图、频域图、曲线图、云图、柱状图、数据表格、理论解析公式说明表单、结论表单。可以快速实现众多拓扑结构方案的评估、分析、优选、优化,尤其是快速实现高效率、低振动、低噪声的电机设计。

       对于多速鼠笼异步电动机,一般包括双速鼠笼异步电机、三速鼠笼异步电机、四速鼠笼异步电机,由于在某一个转速或者几个转速时,定子绕组连接不对称,气隙磁场谐波很强,用传统的等效相电路法难以准确计算,用电路磁路网络法可以快速准确计算。

气隙磁力-平面图

气隙磁力-平面图

定子磁势-曲面图

定子磁势-曲面图

转子磁势-曲面图

转子磁势-曲面图

气隙磁力-柱状频域图

气隙磁力-柱状频域图

气隙磁力-曲线

气隙磁力-曲线

气隙磁力-文表数据

气隙磁力-文表数据


       4)电磁稳态(有限元法)

       “电磁稳态(有限元法)”主要功能是根据有限单元法对电机电磁场进行稳态分析,利用傅里叶法进行气隙磁场分析。

       自动完成有限单元网格剖分、稳态电磁场求解、磁场结果后处理,详细计算电感参数、铜耗、铁心的磁滞损耗和涡流损耗、绕组电流、绕组感应电压、绕组磁链、电磁转矩等。利用二维傅里叶法对径向气隙磁通密度、切向气隙磁通密度、径向气隙磁力密度、切向气隙磁力密度进行频域分析,得到谐波的幅值、阶次、频率、相角和转向。自动输出显示时域图、频域图、曲线图、云图、柱状图、数据表格、理论解析公式说明表单、结论表单。

模型磁场

模型磁场

定子电压

定子电压

切向气隙磁密

切向气隙磁密

径向气隙磁力

径向气隙磁力


       5)电磁暂态(网络路法)

       “电磁暂态(网络路法)”主要功能是根据集中参数构成的电路磁路网络模型进行电磁暂态分析。

       根据绕组实际连接建立集中参数构成的电路网络模型,根据磁路实际结构建立集中参数构成的磁路网络模型。利用网孔回路电压方程,计算电磁暂态运行性能,包括定子电流、转子电流、电磁转矩、齿槽转矩、转子转速、转子角位移,定子电流包括线圈电流、绕组支路电流、相电流、线电流和环流等。主要是研究如下问题,即电机瞬态特性、起动特性、负载变化对电机暂态的影响、转子转矩脉动、电源谐波的影响、突然短路等。

定子电压

定子电压

转子位移

转子位移

转子转矩

转子转矩

转子转速

转子转速


       6)电磁暂态(有限元法)

       “电磁暂态(有限元法)”主要功能是根据场路耦合有限单元法进行电磁暂态分析。

       自动完成有限单元网格剖分和磁场结果后处理,利用有限单元法分析电机电磁场,并和电路网络耦合在一起做电磁暂态特性计算,包括线圈电感、绕组电感、绕组磁链、绕组电流、绕组电压、气隙磁通密度、气隙磁力密度、电磁转矩、齿槽转矩、转子转速、转子加速度、转子旋转角度位移等。对不同负载工况、不同运行转速条件均可计算。可以计算起动、绕组故障和突然短路等电磁暂态问题。利用二维傅里叶法对径向气隙磁通密度、切向气隙磁通密度、径向气隙磁力密度、切向气隙磁力密度进行频域分析,得到谐波的幅值、阶次、频率、相角和转向。

责任编辑:程玥
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