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案例研究

Grundfos 如何簡化電力機械設計並加速開發

「我們公司在應用領域的馬達設計模擬方面擁有 50 年的經驗，我們的資料庫中有超過 5,000 個設計。我們在內部以及與外部合作夥伴一起開發了模擬工具，這些工具都是以分析計算為基礎。然而，這些工具有其侷限性，特別是在新開發需要 EM、熱和機械等多重物理量模擬時。因此，我們很高興能使用 Ansys Motor-CAD，它讓我們非常輕鬆地將現有的設計轉移到軟體中。在 Motor-CAD 中，我們也可以增加新模擬，例如需要 FEA 的模擬等，但在新設定中仍可以保留我們多年來在馬達設計和生產經驗方面所積累的知識。」

 — Keld Folsach Rasmussen，Grundfos Holding A/S 技術物理研究所首席工程師

Grundfos 的總部位於丹麥，是世界上規模最大的水泵浦製造商之一。除了製造泵浦單元 (包括循環器、潛水泵和離心泵) 之外，Grundfos 還開發用於泵浦的電動馬達與獨立產品，以及用於泵浦控制和其他系統的電子產品。Grundfos 致力於應對全球的水資源與氣候挑戰，並改善人們的生活品質。

挑戰

與許多歷史悠久的工業公司一樣，Grundfos 過去一直仰賴內部開發的工具組進行電機設計，包括客製化程式碼庫、舊式工具，以及各種第三方工具。此外，內部分析工具通常專用於特定的馬達拓撲。這表示需要第三方有限元素分析 (FEA) 模擬工具來校準分析結果並將幾何參數化，這通常需要編寫大量的指令碼。

工程解決方案

透過導入 Ansys Motor-CAD、Ansys Maxwell 和 Ansys optiSLang，Grundfos 簡化了其電力機械設計流程並加速開發。使用 Motor-CAD，Grundfos 透過參數化幾何範本和馬達特定分析與輸出，簡化了其 FEA 流程。具體而言，Motor-CAD 的多核心功能可在馬達的完整轉矩-轉速平面內進行分析，大幅加速 FEA，並將手動編寫指令碼的需求降到最低。此外，Motor-CAD 的熱和機械模組可與 EM 順暢整合為工作流程，並在設計和開發流程的早期提供關鍵深入見解。為了進一步最大化新的 Motor-CAD 工作流程，Grundfos 應用 optiSLang 將最佳化演算法整合至高傳真度模擬內，並使用 Maxwell 建立完整的 3D FEA。

優點

  • 使 Grundfos 能夠預測永久磁性馬達的可接受退磁等級，而不會犧牲其堅固性和可靠度。
  • 讓 Grundfos 能夠發現並避免馬達設計過度，並改善其模擬能力，藉此降低馬達的開發成本並縮短上市時間。
  • 使工程設計團隊能夠對內部永久磁性 (IPM) 馬達進行最佳化，並結合機械和電磁的考量，這在該公司過去五十年的馬達模擬歷史中是難以達成的。
  • 有助於提高機械和電氣 (電力電子) 團隊之間的團隊協作。其他受益於 Motor-CAD 使用的團隊還包括流體工程、電磁工程與熱工程團隊。
Grundfos 單級直列式泵浦

Grundfos 單級直列式泵浦，用於加熱、冷卻、工業製程和水供應等。

Grundfos MGE、標準馬達

Grundfos MGE、標準馬達、內建變頻器、額定能源效率 IE5 等級。