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SmartDO在馬達優化設計上的應用
2018-08-01
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對於CAE優化軟體而言,應用實例與經驗才是最可靠的保證。SmartDO自發行以來,一直受到客戶愛護與肯定。除了在產官學研界擁有廣大用戶群,並且在許多工業實務優化設計應用上有顯著效果。例如:

  • 扇葉結構及氣動優化設計。
  • 一般結構輕量優化設計。
  • 土木建築鋼構輕量優化設計。
  • 連接器結構及電性優化設計。
  • 半導體封裝製程與材料優化設計。
  • 複材結構優化設計。
  • 流體噴嘴與流道優化設計。
  • 馬達效能優化設計。
  • 汽車零件與結構優化設計。

本期電子報,挑選數個SmartDO在馬達優化設計上的應用案例分享。

1.感應馬達電機優化設計

感應馬達的轉子槽(Rotor Slot)形狀影響電機損耗及性能甚大。雖然目前有很多軟體可以計算特定形狀與架構下的馬達性能與損耗,但是並沒有可靠的最佳化設計工具,可以在預測馬達性能的同時,自動調整設計以達到令人滿意的優化設計。
在本例中,設計者使用ANSYS RMxpert以預測模擬馬達特性,並結合SmartDO進行自動優化設計。Figure 1上圖顯示為轉子槽(Rotor Slot)的原始設計,下圖為經SmartDO優化後之設計。分析預測顯示,新設計之整體損耗減少了9%。
本案例由清華大學動力機械系王培仁教授團隊,在2015 SmartDO Conference中發表。王老師演講內容,當時由某位聽眾錄下,經王老師許可置於Youtube網站

SmartDO感應馬達優化設計,SmartDO Motor Design Optimization

圖 1. SmartDO感應馬達優化設計

2.永磁無刷馬達最佳化設計

永磁無刷馬達被用用在許多產業上。包括空壓機,射出機,分度盤,電動機車等。在此案例中,SmartDO用戶使用SmartDO對永磁無刷馬達進行優化設計,展現了SmartDO優異的馬達自動最化設計能力。
圖2上所示為真對特定馬達進行形狀設計變數設計變數之定義,在此例中共6個。圖2下為在ANSYS MAxwell 2D中所建之分析流程圖,圖3則為分析模型之示意圖。

SmartDO數計變數與ANSYS Maxwell設計流程圖

圖 2. SmartDO數計變數與ANSYS Maxwell設計流程圖

馬達分析模型示意圖

圖 3. 分析模型示意圖

經過SmartDO與ANSYS Maxwell連結,經過自動最佳化設計後,產生如圖4之結果。從圖中可看出,即使初始設計不是非常理想的設計,SmartDO都可以進行自動優化設計,產生突破性的新設計修改。在此例中,頓轉轉矩(cogging torgue)大幅減小。 以SmartDO再針對特定設計變數進行進一步優化後,如圖5所示,其他性能指數亦有明顯之改善。

SmartDO針對頓轉轉矩(cogging torgue)最佳化設計結果

圖 4. SmartDO針對頓轉轉矩(cogging torgue)最佳化設計結果

SmartDO針對其他馬達性能優化設計結果

圖 5. SmartDO針對其他馬達性能優化設計結果

其他成功案例

SmartDO尚有其他許多成功案例,礙於篇幅所限無法一一呈現。如您需要更多資訊,請洽崴昊科技及SmartDO代理商。