앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례

이번 호에서는 앤시스에 새롭게 추가된 모터 설계 솔루션인 앤시스 모터캐드(Ansys Motor-CAD) 프로그램에 대해서 살펴본다.

◼︎ 이상현 | 태성에스엔이의 EBU팀 소속으로 Maxwell을 이용한 전자기장 분야의 기술지원 및 교육, 프로젝트 업무를 담당하고 있다.
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1. 앤시스 모터캐드를 이용한 모터 해석 워크플로
모터캐드는 MDL(Motor Design Limited)이라는 회사에서 개발 및 판매, 지원하던 툴이다. 2019년부터 앤시스는 MDL과 협약을 맺고 모터캐드를 앤시스 솔루션에 포함시켜 시장에 공급하게 되었다.
모터캐드는 모터 설계를 위한 다양한 솔루션을 제공하며 전문적인 사용자 인터페이스를 갖추고 있다. 따라서, 전자기 설계와 열 설계 사이의 시너지 효과를 언제 어떻게 얻을 수 있는지 확인 가능하다. <그림 1>에서 확인할 수 있듯이 모터캐드는 물리 기반의 전문 솔루션으로 해석을 진행하기 전에 모터의 설계를 해석할 수 있는 솔루션이다. 각기 다른 다중물리 솔루션과 열전달 솔루션의 시너지 효과와 함께 모터의 성능을 정확하고 빠르게 예측함으로써 주어진 동작 사이클, 조건 및 모터의 성능을 설계자가 사이징 솔루션에서 물리 기반 솔루션으로 전환할 수 있도록 한다.
그리고 앤시스의 모터캐드와 맥스웰(Maxwell)을 함께 사용함으로써 모터 설계에 있어 완벽한 환경 구축 및 전자기 특성 확인과 개선 등을 할 수 있다. 또한 모터의 전체 운전범위에서 앤시스의 다중물리 솔루션을 이용하여 열전달과 기계적 구조를 해석할 수 있고, 이는 시스템 전체의 검증 및 통합 환경에 적용할 수 있다.

그림 1. 모터 설계 및 해석을 위한 워크플로

<그림 2>는 소음 진동에 대한 앤시스의 모터 NVH(소음진동) 해석 워크플로이다. 모터 설계 플랫폼에 모터캐드 프로그램을 추가함으로써 동일한 환경 내에서 초기 설계 및 검증에 가치를 더하고, 모터캐드와 맥스웰 간에 데이터 교환이 가능하다. 그리고 소음해석, 음향인식, 음질연구와 관련된 소음 진동 해석 방법론에 대해 최신 버전에서 공기 중의 소음 해석을 수행할 수 있게 되었다. 말 그대로 소음 진동 해석을 위한 폭 넓고 완벽한 플랫폼을 제공한다.
Dynamic Response와 Acoustic Radiation으로부터 Waterfall Diagram을 생성할 수 있으며, 이 시뮬레이션 환경에서 Waterfall Diagram 생성과 함께 추가적인 검증도 할 수 있다. 그리고 VRXPERIENCE(Virtual Driving Experience) Sound 환경을 통해서 모터에서 발생하는 음향 수준을 검증 및 최적화할 수 있다. 앤시스 메커니컬(Ansys Mechanical)에서는 모터캐드와 맥스웰에서 모터의 기어박스, 하우징, 샤프트 및 다른 기계 구성 요소를 추가할 수 있게 되었기 때문에, VRXPERIENCE Sound를 통하여 전반적인 소음 분석에 상당한 효과를 줄 수 있다.

그림 2. 모터의 NVH 해석에 대한 워크플로