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1、什么是什么是 MotorCAD？ MotorCAD 是用于电机热设计的计算机辅助软件包，采用热路的方法对电机进行热分析和方案优化设计， 是全球唯一一款基于热路分析的电机热设计软件。MotorCAD 可以给设计者提供快速的计算方法和精确的计算结果，不仅可以进行参数化计算，而且还能寻找对散热影响最大的变量，可参数化几何结构、物理属性等变量，功能非常强大。MotorCAD 使用方便、简单易懂，即使是非专业人员也可以很快掌握，非常适用于工程实际。 MotorCAD 电机库类型：无刷永磁电机、无刷永磁外转子电机、感应电机、开关磁阻电机、直流电机、同步电机、爪极电机、单相感应电机。 MotorCAD 的热
2、分析方法的热分析方法 目前，电机热设计领域的主要方法包括经验法、数值方法（如FEA、CFD） 、热路模型，MotorCAD 采用热路计算方法。 经验法经验法 经验法一般是基于简单的估算、 同比例的放大缩小、 测试数据等，其优点是无需计算工具、计算速度快；但是其缺点也十分明显，精算精度差，特别是在设计新型电机的情况下，往往无经验数据可参考，并且经验法无法进行参数化设计，无法知道变量的权重大小。 数值计算方法数值计算方法 数值计算法主要包括 FEA 和 CFD 两种算法， 数值计算方法具有精度高、可参数化计算、后处理强大等特点，但是 FEA 和 CFD 软件学习困难、对计算机要求高、计算时间长，参
3、数化计算需要大量的存储空间和很长的计算时间，计算效率低下。 热路计算法热路计算法 目前电机热设计的一个趋势是采用集总热路的计算方法， 可对多种电机的稳态和瞬态热分布进行计算，最新的 MotorCAD 具有优秀的人机交互界面， 操作简单， 易于掌握， 是电机热设计非常有效的工具。 第一章第一章 软件界面软件界面 MotorCAD 提供 8 中电机类型，永磁无刷电机、感应电机、开关磁阻电机、无刷永磁外转子电机、永磁电机、同步电机、爪极电机、单相感应电机等。 图 1.1 电机类型选择 图 1.2 操作界面 软件界面主要包括工具栏菜单及操作界面，操作界面如图 1.2 红线部分所示，包括几何设置、绕组设
4、置、数据输入、温度计算、数据输出、瞬态计算、热路编辑、参数化计算和脚本编辑等。 第二章第二章 几何参数几何参数 几何参数的设置主要包括轴向设置、径向设置及 3D 设置，如图 2.1所示。 2.1 几何参数设置 2.1 径向编辑径向编辑 2.1.1 电机径向参数编辑 区域1中包括外壳类型 （Housing） 、 底座及法兰盘参数 （Mounting） 、槽型选择（Slot Type） 、定子通道（Stator Ducts ） 、转子通道（Rotor Ducts） 。 外壳选择（外壳选择（Housing） 外壳类型（Housing） ：圆形外壳、方形外壳、伺服电机外壳、轴向散热片、径向散热片、伺服
5、散热片、轴向水套、螺旋水套等。 图 2.1.2 外壳类型（Housing）选择工具栏 图 2.1.3 部分外壳类型轴向及径向图 底座及法兰盘参数（底座及法兰盘参数（Mounting） 图 2.1.4 底座及法兰盘选择菜单 图 2.1.5 带底座电机 槽型选择（槽型选择（Slot Type） 图 2.1.6 槽型选择菜单 图 2.1.7 槽型 定子通道（定子通道（Stator Ducts ） 定子通道可通过空气或流体。 图 2.1.8 定子通道选择菜单 图 2.1.9 定子 2 层通道，外壳 2 层通道，图中红线部分为定子管道设置区域 转子通道（转子通道（Rotor Ducts ） 图 2.1.
6、10 转子通道选择菜单栏及设置区域 定定转转子几何参数设置子几何参数设置 以无刷永磁电机为例，如图 2.2.1 所示 图 2.1.11 定转子参数设置区域 Housing Dia: Housing Diameter 外壳直径 Stator Bore: Stator Bore Diameter 定子内径 Stator Lam Dia Stator Lamination Diameter 定子叠片直径 Fin Extension: Fin Extension outside the Housing Diameter 散热片尺寸 图 2.1.12 定子直径、外壳及散热片相关参数 Airgap: Ai
7、rgap between rotor and stator. 气隙，该气隙是指永磁体到定子的距离，包括中间的绝缘、套筒等结构。 Banding Thickness 转子衬套厚度。 图 2.1.13 气隙及转子衬套厚度 Sleeve Thickness: Thickness of any stator bore sleeve. 定子衬套厚度，note：再输入气隙厚度的时候，其也包括了永磁体外侧套筒及定子内侧套筒的厚度。 图 2.1.14 定子衬套厚度 Slot number 槽数 Pole number 极数 Tooth Width 齿宽 图 2.1.15 电机平行齿厚度 Tooth-tip d
8、epth: depth of slot opening from bore to tooth taper region. 定子齿高 图 2.1.16 定子齿高 Tooth-tip angle: angle of tooth taper region. 定子槽肩角 图 2.1.17 定子槽肩角 Slot Corner Radius: Radius of corner at slot base 槽角半径 图 2.1.18 槽角半径 Slot depth: distance from bore to slot bottom 槽深 图 2.1.19 槽深 Slot Opening: Width of
9、Slot opening at stator bore. 定子槽开口 图 2.1.20 定子槽开口 Slot Width: width of slot for a parallel slot design 槽宽 图 2.1.21 槽宽 Shaft Dia F: Shaft Diameter FRONT section of machine. 转轴前端直径 Shaft Dia R: Shaft Diameter REAR section of machine. 转轴后端直径 Enc Shaft Dia: Encoder shaft diameter - also diameter of barr
10、ier between motor shaft and encoder shaft. 转轴与编码器连接部分直径 Shaft Extension F: Amount by which shaft extends beyond housing at front of motor:转轴前端突出部分长度 Shaft Extension R: Amount by which shaft extends beyond housing at rear of motor:转轴后端突出部分长度 Shaft Dia：Shaft Diameter 转轴中部有效部分直径 图 2.1.22 转轴参数设置 Shaft H
11、ole Diameter 轴孔直径 图 2.1.23 轴孔直径 Corner Cutout % :Housing corner cutout used for inserting flange mounted bolts.外壳法兰安装螺栓切角。 Corner Cutout Add Difference between Housing Dia and diameter of housing corner cutout (Housing Cutout Dia). The area is used for inserting flange mounted bolts. The parameter o
12、nly applicable to the housings (Housing) that have cutouts.内切割。 Fin Number Quadrant The number of fins on 1/4 of the housing periphery in a axial finned machine. 四分之一模型的散热片数。 Fin extension Amount by which fin extends beyond Housing Diameter. 顶部散热片高度。 图 2.1.24 Fin thickness : Use average thickness if
13、 fins are tapered. 散热片厚度 Fin Pitch/Thick 散热片厚度与散热片之间的气隙的厚度之和 Note：也可以通过散热片间的气隙厚度和散热片的数量进行设置。 图 2.1.25 散热片设置 Flange diameter: 法兰盘直径 Section that locates onto flange mounted plate. Flange extension: 凸缘延伸 Amount that the flange extends beyond Housing Dia. in a radial direction. Plate Height: 散热板高 Flang
14、e mounted cooling plate height. Plate Width: 散热板宽 Flange mounted cooling plate width. Flange Depth: 法兰盘高 Amount that flange extends axially beyond housing, i.e. flange mounting interface. Plate Thickness: 法兰盘厚度 Flange mounted cooling plate axial thickness. 图 2.1.26 法兰盘、凸缘设置 图 2.1.27 散热板设置 Shaft Heig
15、ht: 转轴中心到底座的高度 Height of shaft centre above foot mounted base: Feet Width Motor: 电机脚宽度 Feet width at junction with motor assuming 2 feet. Feet Width Base: 基座底宽 Feet width at junction with base assuming 2 feet. Feet Length: 基座长度 Feet axial length Base Width: 底板宽度 Foot mounted base width. Base Thickne
16、ss: 底板厚度 Foot mounted base thickness. Base Length: 底板长度 Foot mounted base axial length. 图 2.1.28 底座及基座设置 Magnetic Thickness :The magnet radial thickness. 永磁体径向厚度 图 2.1.29 永磁体径向厚度 此处为各类电机的相同的常用参数， 另外由于不同电机的参数各不相同，软件帮助文件详细描述了各个参数的意义，此处不在单独解释。 2.2 轴向编辑轴向编辑 图 2.2.1 轴向编辑区域 图 2.2.2 轴向编辑区域 1 Housing:外壳类型选择， 此处与前面径向设置一致， 自动与径向匹配，无需再设置。 Mounting： 同 Housing。 EWdg Cavity：End windings cavity. 绕组端部腔体设置，可选择是否有腔体，腔体用来填充空气或其他导热物质。 图 2.2.3 腔体的设置 Feedback Type：反馈系统设置
