Altair Taiwan Blog

Altair FluxMotor™ 是基於 Altair Flux™ 軟體開發的旋轉馬達專用工具，主要用於馬達的多物理場概念設計快速驗證，具有介面簡潔、易學易用等優點，是電機設計過程中性能參數快速評估的有力工具。

FluxMotor^®以 Flux 有限元求解器為計算內核，集成有限元模擬與解析公式的優點，具有精度與速度的極佳平衡。

2020 年發布的 FluxMotor 2020 版本新增了馬達熱、NVH 分析功能，將 FluxMotor 的電機分析應用由電磁計算逐步擴展至多物理場分析，而本月即將發布的 FluxMotor 2020.1 進一步擴展，開放更多實用分析功能，主要包括：

• 電機電磁 - 熱雙向耦合
• NVH 分析支援用於 HyperStudy 優化
• 支援感應電機 NVH 分析
• 永磁同步電機 （PMSM） 系統降階模型輸出 （FMU）
• 支援永磁同步電機斜極/斜槽應用
• 新增感應電機 SSFR 分析

FluxMotor 2020 新增馬達熱分析功能，包括散熱方式建模以及馬達空間溫升計算：

熱分析測試中的熱源可以自定義輸入也可直接導入電磁分析結果（包括指定工作點、效率 Map 圖等測試），即實現電磁到熱的單向耦合分析。

此次 2020.1 版本新增電機電磁與熱之間的雙向耦合分析測試，即考慮馬達溫升對材料電磁屬性的影響。 該功能內嵌於工作點測試中（TEST > Working Point > Sine Wave > I-ψ-N），在 Thermal 選項中選擇工作點測試工況採取的熱分析類型，包括：

1. 只電磁計算（非耦合）
2. 電磁-熱單次反覆運算（只計算單次溫升並更改電磁材料屬性，執行順序為：電磁→熱→電磁）
3. 電磁-熱雙向耦合反覆運算（執行順序為：電磁↔熱）

FluxMotor 電磁 - 熱耦合分析實施邏輯圖

FluxMotor 2020 版新增關於電機 NVH 的快速評估，包括電機氣隙磁密時空分佈、磁壓力分佈及階次分析、定子結構模態分析、輻射聲功率評估。

其中定子結構模態與輻射聲功率計算按解析公式進行，目的是用於雜訊特性快速預估，無法考慮馬達外殼等外設結構外形對模態、振動的影響。

但是電機氣隙磁密、磁壓力結果均是基於 Flux 有限元瞬態磁場計算所獲得的結果，具有可靠的分析精度，對於評估電機電磁力波、階次分佈具有實際意義。

FluxMotor 中的 NVH 評估功能包括兩組測試工況：

一是對指定工作點（即單轉速工況）進行計算，可獲得氣隙磁密時空分布圖、磁壓力時域分佈與階次分布圖，以及輻射聲功率分佈等結果。

氣隙磁密時空分佈

磁壓力時域分佈

磁壓力階次分佈

輻射聲功率分佈

NVH 測試中包含的另一種應用工況為雜訊譜分析，即對多個轉速工況的計算應用，其中多個轉速工況可以直接指定為電機效率 Map 圖的 T-N 包絡線，也可由使用者輸入任意轉速 - 轉矩工況。 軟體根據輸入轉速計算工況後台執行 Flux 有限元計算，並進行輻射雜訊譜分析。

FluxMotor 中的 Model 測試用於計算電機在 DQ 平面下的參數，包括 DQ 平面磁鏈、電感、轉矩、損耗等，其結果可用作電機控制系統分析中的馬達降階建模。 在之前版本中，從 FluxMotor 中輸出馬達 1D 降階模型需要透過手動輸出保持結果資料檔並轉換成查詢表（LUT）的方式。 在 FluxMotor 2020.1 版本中，新增馬達降階模型自動輸出功能，輸出為 FMU 模型，可直接應用於支援 FMU 的 1D 電機控制系統分析工具中（如 Altair Activate™ ）或半實物模擬系統。