Introducción al software CAD para motores CC sin escobillas

En la actualidad, existen varias opciones de software disponibles para el diseño de motores CC sin escobillas de imanes permanentes, como ANSYS, ANSOFT, MotorSolve, SPEED y otros. En China, también hay varias opciones de software de diseño recientemente desarrolladas disponibles para Motores CC sin escobillas.

En 2006, Infolytica, una reconocida empresa canadiense especializada en análisis computacional electromagnético, presentó el software de diseño de motores MotorSolve BLDC específicamente para motores de CC sin escobillas de imanes permanentes. El software MotorSolve consta de dos partes: motor y variador. Combina métodos analíticos clásicos con métodos de análisis de elementos finitos para el diseño de motores. Los usuarios solo necesitan ingresar parámetros de diseño para generar automáticamente modelos y devanados, y obtener resultados de simulación basados en el software de análisis electromagnético de elementos finitos MagNet. Los usuarios pueden cambiar los parámetros de diseño, como la geometría del rotor y el estator, los números de polos y ranuras, la forma de las ranuras, los devanados y los materiales para calcular el flujo del motor, la corriente, la fuerza contraelectromotriz, el par, las pérdidas en el hierro, las pérdidas en el cobre, la eficiencia, el par dentado y otros. datos de rendimiento y puede comparar múltiples esquemas de diseño. En el software MotorSolve, los usuarios solo necesitan ingresar parámetros como el número de polos, el número de ranura, el paso del devanado y el desplazamiento de fase para generar automáticamente la distribución del devanado, calcular la fuerza electromotriz inversa, el factor de devanado y el análisis armónico de la fuerza electromotriz.

El software SPEED es un eficaz software de análisis de diseño de campos magnéticos desarrollado por el Departamento de Ingeniería Electrónica y Eléctrica de la Universidad de Glasgow en el Reino Unido. Incluye muchos niveles de análisis de diseño y se actualiza con nuevas funciones cada año para mejorar su funcionalidad y facilidad de uso. PC-BDC está diseñado específicamente para el diseño de motores de CC sin escobillas de imán permanente.

El proceso de diseño es aproximadamente el siguiente:

• (1) Revisar los requisitos de diseño;
• (2) Seleccione el material del imán permanente del rotor y el material laminado del estator. El software SPEED contiene una base de datos de propiedades de imanes permanentes y materiales magnéticos blandos;
• (3) Según la experiencia o la plantilla del estator, seleccione el número de polos del rotor y el número de ranura del estator, ingrese los parámetros de dimensiones estructurales iniciales del motor;
• (4) Utilice el programa para establecer un modelo electromagnético, ajuste el tamaño del motor según sea necesario para obtener resultados de cálculo de par, velocidad y pérdida que cumplan con los requisitos;
• (5) Seleccione el modo de bobinado, optimice las vueltas, proporcione el diámetro del cable y el factor de llenado de la ranura;
• (6) Comprobar la eficacia del plan;
• (7) Cambie algunos parámetros y calcule iterativamente diferentes esquemas de optimización. Por ejemplo, cambie la cantidad de devanados, el espacio de aire y el espesor del imán, verifique el impacto en el rendimiento térmico y el funcionamiento del motor, y verifique el impacto en el voltaje, la corriente, etc.;
• (8) Revalidar si el esquema cumple con los requisitos de diseño.

Los cálculos electromagnéticos y térmicos de los motores sin escobillas se pueden realizar utilizando dos paquetes de software, SPEED y Motor-CAD.

La tecnología CAD combina las capacidades informáticas rápidas y precisas de las computadoras con los resultados de la investigación teórica y la experiencia en diseño de expertos en motores, acelerando el proceso de diseño de productos, acortando el ciclo de diseño y mejorando la calidad del diseño de productos de motores. Aunque las funciones del software de diseño son cada vez más sofisticadas y convenientes para el diseño de motores sin escobillas, el conocimiento teórico básico de los diseñadores y la experiencia en diseño relacionados con los motores sin escobillas son indispensables. De hecho, en el proceso inicial de diseño y diseño, la elección de los parámetros requiere la participación y el juicio correctos del diseñador. El uso de software de diseño moderno en combinación con métodos tradicionales de diseño electromagnético puede ayudar a mejorar la competencia en diseño.