Grundfos 簡化電機設計並加速產品開發
【葛蘭富（Grundfos）如何簡化電機設計並加速產品開發】
我們在電機設計模擬領域擁有 50 年的深厚經驗，資料庫累積了超過 5,000 項設計。過往我們與合作夥伴共同開發的模擬工具主要基於分析計算，但在開發新產品時，面對電磁、熱能與機械等多物理場（Multiphysics）耦合需求，傳統工具已面臨瓶頸。Ansys Motor-CAD 讓我們能輕鬆銜接既有設計，並在保留多年開發知識的同時，導入更精準的有限元素分析（FEA）。—— Keld Folsach Rasmussen 葛蘭富（Grundfos）技術物理研究所首席工程師
總部位於丹麥的葛蘭富（Grundfos）是全球最大的泵浦製造商之一，產品涵蓋循環泵、潛水泵及離心泵。除泵浦本體外，葛蘭富亦自主研發高效能電動馬達、電力電子設備及相關系統解決方案，致力於解決全球水資源管理與氣候變遷所帶來的挑戰。
⊛ 面臨挑戰：傳統工具難以應對多物理場設計需求
與許多歷史悠久的工業巨頭相似，葛蘭富長期依賴內部自行開發的電機設計工具，包括自訂程式碼、舊有軟體以及第三方分析資源。然而，這類工具多半專用於特定馬達拓撲結構，導致以下問題：
- 流程複雜且耗時：需手動編寫大量腳本，才能將第三方 FEA 模擬結果用於校準分析並參數化幾何形狀。
- 多物理場整合困難：難以在單一流程中快速實現電磁、熱管理與機械應力的整合評估。
Grundfos single-stage, in-line pump for use in heating, cooling, industrial processes, water supply, and more.
Grundfos MGE, standard motor with integrated frequency converter with rated energy efficiency IE5 level.
⊛ 工程解決方案：以 Ansys建立高效電機設計流程
為突破上述瓶頸，葛蘭富導入 Ansys Motor-CAD 專用電機設計軟體，搭配 Ansys Maxwell 精準泛用型的低頻電磁場模擬軟體 與 Ansys OptiSLang 流程整合與設計最佳化（PIDO）平台，全面升級了研發流程：
- 自動化 FEA流程：利用 Motor-CAD 的參數化幾何模板與專屬分析功能，顯著降低手動編寫腳本的需求，簡化模型建構與驗證流程。
- 完整工況快速分析：藉由 Motor-CAD 的多核心運算能力，在「轉矩–轉速」全操作範圍內快速掃描並評估電機性能。
- 多物理場無縫整合：電磁（EM）、熱（Therm）與機械（Mech）模組協同運作，使研發團隊能在設計早期即掌握關鍵行為與潛在風險。
- 高精度設計最佳化與驗證：透過 OptiSLang 整合自動化最佳演算法，並運用 Maxwell 進行完整的 3D 高精度電磁場驗證，確保設計結果的準確性與可靠度。
⊛ 核心效益：效率、精度與協作全面提升
- 精準掌握退磁風險：能夠精準預測永磁馬達的退磁程度，在不犧牲穩健性與可靠性的前提下，最大化材料利用率。
- 降低研發成本並加速上市：有效發現並避免「過度設計」（Over-design），提升模擬效率，縮短產品上市時程（Time-to-Market）。
- 突破複雜拓撲設計限制：成功對內嵌式永磁（IPM）馬達進行電磁與機械層面的同步優化，實現了過去 50年難以達成的設計精度。
- 跨領域協作提升：強化了電力電子、機械、流體、電磁與熱工程團隊間的數據共享與協同開發。
⊛ 關鍵技術概覽
- Ansys Motor-CAD ：專為電機設計打造的多物理場模擬工具，支援在完整轉矩–轉速操作範圍內進行快速分析。其整合四大模組——EM（電磁）、Therm（熱分析）、Lab（測試與驗證）、Mech（機械）——協助工程團隊在單一平台中高效迭代設計，大幅縮短從概念到產品落地的開發週期。
- Ansys OptiSLang ：流程整合與設計最佳化（PIDO）軟體，可協調並自動化多種模擬工具鏈，並連結先進的最佳化演算法。透過參數化設計研究，工程團隊能更深入理解設計行為，並做出更具信心且數據導向的設計決策。
- Ansys Maxwell ：業界領先的低頻電磁場模擬軟體，廣泛應用於電機、變壓器、無線充電系統、永磁鎖扣、致動器及各類電磁裝置。該軟體可精準求解靜態、頻域與時變的磁場與電場問題，並提供專為電機與電力轉換器量身打造的設計介面，進一步提升模擬效率與設計精準度。
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