Manatee 仿真
为多物理场工作流程提供快速、准确的仿真模型
Manatee 中的电机仿真
Manatee 软件提供了一套用于实现快速且准确的 e-NVH 计算的工具。它包括用于快速电压驱动仿真的快速电路模型，以及用于早期设计阶段评估的混合磁模型。该软件与 FEA 工具集成，可用于详细的磁力与结构分析，同时支持梁单元和 3D FEA 模型。这些模型可帮助工程师评估振动和噪声幅值，优化设计，并包含偏心率、磁化不均匀等制造公差。该平台促进了电气、机械和 NVH 工程师之间的协作，从而在概念和初步设计阶段实现高效、稳健的 e-NVH 仿真。
快速且准确的 e-NVH 计算
- 快速电路模型
- 快速磁模型
- 有限元磁模型
- 梁单元模型
- 有限元结构模型
- 快速半解析声学模型
快速电路模型
Manatee e-NVH 软件包含快速电路模型，可执行电压驱动的电磁仿真。这些模型可用于根据电压输入快速估算电流水平，而无需进行瞬态仿真。它们基于稳态下的谐波等效电路 (EEC)，并利用等效电阻和电感来描述电压/电流传递函数。
快速 EEC 模型可供电气工程师直接输入电压控制律。它们尤其适用于感应电机（转差率和相电压输入可作为工况的函数）和 PWM 电压逆变器仿真。
快速磁模型
除了用于加速标准磁性 FEA 仿真的专有算法，Manatee e-NVH 软件还包括用于电机早期设计阶段的快速混合电磁模型。这些用于预测气隙磁通分布的混合磁模型，依赖于磁导/磁动势模型、FEA 计算或磁阻模型的组合（例如，以便更好地估算饱和效应）。它们可用于电流驱动或电压驱动的仿真工作流程，以快速捕获磁力和结构模式之间的主要相互作用，从而补充在中间或详细设计阶段中使用的 FEA 磁模型。
电气工程师可以使用这些快速磁模型，在概念设计阶段对不同的电机拓扑进行排序（例如，比较 IPMSM 与 SCIM 或不同的槽/极组合）。由于 Manatee 可以自动定义模型参数（例如，谐波和离散化的数量），机械或声学工程师也可以轻松运行这些快速模型，以开展“假设”场景分析，并定性地了解设计变量对磁力、振动和噪声的影响。
有限元磁模型
除了气隙磁通导入功能外，Manatee 还包括与求解器 OPERA 的耦合。自动滑动带、对称性和并行化可缩短这种非线性静磁 FEA 的计算时间。所有磁模型都包括专有算法，以加速磁性 FEA 仿真，这些算法依赖于磁性查找表 (MLUT) 以及外推/插值技术。基于 FEA 的 MLUT 可用于电流驱动或电压驱动的仿真工作流程，以准确捕获磁力和结构模式之间的相互作用，从而补充早期设计阶段中使用的快速磁模型。
电气或电磁设计工程师可以使用这些准确的磁模型，对电机的磁路几何结构进行迭代。 当在磁性查找表 (MLUT) 内部完成不同工况的磁力表征后，机械工程师或 NVH 工程师可以加载此 MLUT，以执行变速 e-NVH 计算。 在对结构设计进行迭代时，此 MLUT 可被重复使用，从而加速针对磁噪声和振动幅值的机械设计迭代。
梁单元模型
Manatee e-NVH 软件提供了一个快速结构力学模型，可使用面向定子磁轭/齿系统的梁单元模型，评估电磁激励下的振动幅值。该模型在电驱动系统的概念设计阶段尤为有用，可有效避免结构共振，并快速评估定子振动和噪声幅值。由于考虑了定子齿弯曲以及径向力和周向力的影响，该模型是内转子电机的首选。电气和机械工程师可以使用此模型来优化磁路并估算固有频率。在详细设计阶段，可以使用 Manatee 的 3D 模态基导入功能和详细的 CAD 模型来优化计算。
有限元结构模型
Manatee e-NVH 协作平台支持使用电驱动系统的 3D FEA 机械模型进行详细计算，该模型包括转子、定子、外壳、变速箱、传动系统和轴承等组件。与快速分析或梁单元模型相比，这种详细建模提供了更逼真的模式，并且对于在 e-NVH 计算中考虑公差和故障至关重要。
Manatee 可以从第三方 3D FEA 软件（如 SIMULIA Abaqus）导入模态基，并执行独特的前处理来缩短 e-NVH 计算时间。导入的模态基可在变速仿真或参数扫描中重复使用，只要磁路修改不改变该模态基即可。
3D FEA 模型可提供传感器，用于提取特定区域的振动幅值，以便与加速度计测量值进行比较，或根据 NVH 要求评估 x、y 和 z 方向的节点振动。机械工程师可以导入 3D 机械 FEA 模态基，以供电气工程师用于电磁模型迭代，或由 NVH 工程师用于变速要求检查。
快速半解析声学模型
Manatee e-NVH 软件包含电机声辐射的快速半解析模型，可用于不同的设计阶段。
在尚无详细 CAD 模型可用的早期设计阶段，该软件可以基于等效圆柱体壳模型，提出外部结构（定子或转子）的一些半解析辐射因子模型。在详细设计阶段，当 Manatee 使用复杂的 3D FEA 模型时，一种快速评估声功率级的方法是解析等效辐射功率 (ERP) 模型。
电气工程师可以在早期设计阶段使用等效圆柱壳模型，来估算层叠绕组装配体（或外转子的磁钢装配体）的主要面内挠曲模式所辐射的声功率级。机械和声学工程师可以使用等效辐射功率模型来估算由磁激励产生的声音量级。
考虑制造公差的鲁棒设计
- 静态和动态偏心率
- 气隙不均匀
- 磁化不均匀
3D 静态和动态偏心率
Manatee 软件可以评估因机械公差而产生的 3D 静态和动态偏心率对电磁噪声和振动幅值的影响。该软件支持在驱动端和非驱动端指定偏心率和偏心位置。
为了实现快速分析，Manatee 使用扰动技术来估算这些偏心率引起的寄生磁力，这个方法适用于低气隙变形。该方法可结合磁性查找表或从第三方软件导入的气隙磁通使用。
扰动技术有助于估算偏心率对高频磁力谐波的影响，但可能高估或低估某些分量，例如，H1 的不平衡磁拉力。机械和电气工程师可以使用此功能来计算 3D 偏心率的影响，从而避免过于保守的机械公差，并对不同电机进行稳健的 e-NVH 排序。建议在 Manatee 中使用 3D FEA 机械模型模拟偏心率效应，以考虑寄生不平衡磁拉力及其对结构噪声和空气噪声的影响。
气隙不均匀
Manatee 软件可评估由于机械公差导致的孔半径不均匀对电磁噪声和振动幅值的影响。用户可以指定椭圆变形等模式及其相对于气隙宽度的大小。为了实现快速分析，Manatee 对气隙磁通密度采用扰动技术，以估算 3D 偏心率引起的寄生磁力。此方法适用于低气隙变形（至高为气隙宽度的 15%），并可结合磁性查找表或从第三方软件导入的气隙磁通使用。
扰动技术可帮助机械工程师评估气隙不均匀对噪声和振动的影响，从而避免过于保守的机械公差。它还使电气工程师能够对不同机器进行稳健的 e-NVH 排序，并考虑定子变形如何影响噪声幅值。气隙不均匀可能由分割、焊接或冷缩配合等制造工艺所导致。
磁化不均匀
Manatee 软件可评估由于制造或装配公差导致的磁化不均匀对电磁噪声和振动幅值的影响。该软件可以为所有磁体设置随机扰动，也可以为每个磁极的每块磁体单独设置用户定义的变化。
永磁体的激励可能由于制造差异、工作温度不同、插槽中的位置不同等因素产生不均匀现象……
该功能使电气工程师能够计算磁化不均匀对电磁噪声和振动的影响， 从而避免过于保守的剩余磁通公差值。磁化不均匀可以使用永磁体转子外部的某些磁场测量值进行指定。
该功能还使电气工程师能够对不同电机进行稳健的 e-NVH 排序。 在磁化均匀状态下，“电机 A”的噪声可能大于“电机 B”，而当存在 2% 的磁化不均匀时，情况可能完全相反。
关于 Manatee 仿真的常见问题答疑
了解更多
设置电机和驱动器仿真模型
分析电机的电磁与振动声学行为
针对磁噪声和振动的全面溯源分析工具
Manatee 运用专门的降噪减振技术，有效解决电磁噪声和振动难题
将 Manatee 集成到现有 CAE 工作流程中
了解 SIMULIA 可以为您做些什么
与 SIMULIA 专家交谈，了解我们的解决方案如何在各种规模的企业中实现无缝协作和可持续创新。
启动开发
课程面向学生、学术界、专业人士和企业开放。查找适合您的 SIMULIA 培训。
获得帮助
查找有关软硬件认证、软件下载、用户文档、支持联系人和服务项目的信息