電機設計的多目標優(yōu)化設計方案

電機設計是一個復雜的多物理場問題，它涉及到電磁、結(jié)構(gòu)、流體、溫度和控制等多個領域。隨著新材料、新工藝以及各種電機新技術(shù)的發(fā)展，電機設計的要求越來越苛刻，精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的設計方法和手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電機設計的要求，必須借助于現(xiàn)代仿真技術(shù)才能解決各種設計難題。

針對電機永磁化、高速化、無刷化、數(shù)字化、集成化、智能化、高效節(jié)能化的發(fā)展趨勢和相關技術(shù)挑戰(zhàn)，Ansys能提供集成化設計解決方案和流程，高效實現(xiàn)電機從磁路法到有限元、從部件到系統(tǒng)、從電磁到多物理場耦合的多領域、多層次、集成化電機及驅(qū)動/控制系統(tǒng)設計。在電機初始設計階段，采用Motor-CAD與專業(yè)優(yōu)化設計工具Ansys optiSLang進行多學科快速綜合優(yōu)化；在電機高精度設計階段，采用Maxwell與optiSLang、DesignXplorer相結(jié)合，實現(xiàn)包括電機電磁性能、振動噪聲、散熱設計在內(nèi)的多物理場綜合優(yōu)化設計。

OptiSLang是用于進行多學科優(yōu)化、隨機分析、穩(wěn)健與可靠性優(yōu)化設計的專業(yè)分析軟件，在參數(shù)敏感度分析、穩(wěn)健性評估、可靠性分析、多學科優(yōu)化、穩(wěn)健與可靠性優(yōu)化設計方面具有強大的分析能力，集成了二十多種先進的算法，為工程問題的多學科確定性優(yōu)化、隨機分析、多學科穩(wěn)健與可靠性優(yōu)化設計提供了堅實的理論基礎。同時，針對上述各種分析集成了強大的后處理模塊，提供了穩(wěn)健性評估與可靠性分析前沿研究領域中的各種先進評價方法與指標，以豐富的圖例、表格展示各種分析結(jié)果。OptiSLang可與多種CAE軟件或者求解器集成，可基于其求解器進行各種工程仿真分析或者數(shù)據(jù)處理，因此使得OptiSLang成為各工程領域中進行參數(shù)敏感性、多學科優(yōu)化、穩(wěn)健可靠性分析優(yōu)化的專業(yè)工具。

為了克服多學科非線性優(yōu)化中遇到的大量設計參數(shù)的困難，OptiSLang提供了高效的敏感性分析、參數(shù)識別算法，可以基于預測系數(shù)（COP）和最優(yōu)預測元模型（MOP）自動識別重要性參數(shù)并對預測質(zhì)量進行量化，獲取最優(yōu)預測模型作為替代求解器，該預測質(zhì)量是有效優(yōu)化的關鍵因素，因此可以最大限度減少求解時間。

利用集成在Workbench中的optiSLang快速搭建優(yōu)化設計流程

optiSLang提供了豐富的優(yōu)化分析模塊與優(yōu)化后處理功能

Ansys提供了一體化、多學科、多物理場、多目標優(yōu)化分析的有限元分析平臺，可以精確分析并優(yōu)化電機NVH性能。利用Maxwell2D/3D快速仿真電機在多轉(zhuǎn)速下定/轉(zhuǎn)子表面的頻域電磁力并無縫鏈接到Workbench平臺HarmonicResponse模塊進行多轉(zhuǎn)速諧響應分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉(zhuǎn)速下的諧振情況；同時多轉(zhuǎn)速諧響應分析結(jié)果也可傳遞到Harmonic Acoustics模塊進行Sound Power Level Waterfall的分析，用于進一步對電機噪聲水平進行評估。利用optiSLang強大的優(yōu)化分析功能，可以對電機NVH性能進行優(yōu)化迭代，得到最優(yōu)的NVH性能方案。

以此構(gòu)建的電機NVH優(yōu)化分析平臺是基于多物理場耦合分析的結(jié)果，因此具有精度高的特點，靈活且易于使用，統(tǒng)一的模型參數(shù)化平臺、優(yōu)化平臺，能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫對接，保證了分析的可靠性、高效性，助力新能源汽車驅(qū)動電機開發(fā)工作更加高效便捷的開展和實施。 ?

編輯：黃飛

?