전기 모터는 선박을 추진하는 거대한 모터에서 의료 기기에 사용되는 소형 모터에 이르기까지 모든 크기로 제공된다. 작고 효율적이며 큰 소음이 나지 않는 전기 자동차용 전기 모터를 설계하는 경우부터 크기와 소리가 큰 문제가 되지 않는 산업 군의 경우까지 설계 프로세스 초기에 전기 모터를 시뮬레이션 하는 것이 중요하다. 시뮬레이션을 통해 설계 엔지니어링 팀은 값 비싼 프로토 타이핑 및 제조에 투자하기 전에 잠재적인 전기 기계 열 문제를 더 잘 이해할 수 있다.
전화(電化, Electrification)가 뜨거워도 엔지니어는 모터를 시원하게 유지해야 함
전기 모터는 최적화된 설계를 얻기 위해 처음부터 시뮬레이션이 필요한 복잡한 다중 물리 시스템이다. 더 큰 전력 출력이 가능한 더 작은 모터에 대한 요구가 이러한 복잡성을 주도하고 있다. 더 작은 폼 팩터에서 더 많은 전력을 제공하는 것과 관련된 주요 관심사 중 하나는 열 관리이다.
온도가 제어되지 않으면 재료가 정상 작동 온도보다 높아지고 상 변화, 연화, 용해 또는 기타 형태의 열화가 발생할 수 있다. 피로, 균열 및 재료 변형을 유발할 수 있는 열 스트레스의 명백한 안전 위험 외에도 최신 재료는 비용이 높은 점도 있다. 예를 들어, 일부 전기 모터는 자기 소거될 정도로 과열될 수 있는 희토류 자석을 사용한다.
다중 물리학을 위한 통합 엔지니어링 워크플로우 사용
Ansys는 전기 모터 설계 크기 조정 옵션부터 상세한 전자기학 및 모터의 열 및 기계적 분석에 이르는 엔지니어링 워크플로우를 제공한다. 이 워크플로는 Ansys optiSLANG 프로세스 통합 및 디자인 최적화(PIDO) 소프트웨어와 함께 기계 및 열 시뮬레이션 소프트웨어를 포함한다.
엔지니어는 OptiSLANG을 사용하여 다음을 수행할 수 있다.
– 다양한 물리학을 다학제적 접근법으로 결합하여 현상을 전체적으로 조사
– 시뮬레이션 프로세스를 팀별로 표준화 및 공유하여 시뮬레이션 초보자가 시뮬레이션에 보다 직접적으로 접근
– 시간이 많이 걸리는 최적의 강력한 설계 구성을 위한 수동 검색을 가속화하여 엔지니어와 설계자가 대화형 시각화 및 인공지능(AI) 기술을 통해 설계를 더 잘 이해
OptiSLANG 플랫폼은 Ansys, 타사 및 사내 툴을 자동화된 시뮬레이션 워크플로우에 연결한다.
사례: 전기 트랙션 모터 시뮬레이션
전기 트랙션 모터의 열 시뮬레이션에는 하나 이상의 솔버(solver)가 필요하며, 이는 일반적으로 속도를 희생시키면서 더 높은 정확도를 제공한다. 공동 시뮬레이션 성능은 모델의 품질을 향상시키면서 결과를 얻는 시간을 약간만 늘리는 솔버에 메타모델을 도입함으로써 크게 향상될 수 있다.
출처 : Ansys How to Improve the E-Motor Design Process
