电机降噪的多物理优化

仿真驱动设计永远改变了重型设备产品开发，使工程师能够减少设计迭代和原型测试。不断增长的科学计算能力扩大了应用分析的机会，使大型设计研究在程序的时间限制内成为可能。现在，工程数据科学正在再次改变产品开发。Altair®HyperWorks®内部增强的模拟功能正在通过机器学习(ML)加速设计决策过程。基于ml的人工智能设计与基于物理的模拟驱动设计的结合，利用最新的高性能计算的力量正在被实现。bob官网 bob体育下载

需要在更短的时间内设计更复杂的工业机械，这意味着公司要求工程师用更少的钱做更多的事。Lifecycle Insights的首席执行官Chad Jackson描述了工业机械设计的数字化方法，并解释了利用仿真、数据科学和高性能计算的策略。bob官网 bob体育下载在这份技术报告中，他展示了企业如何创造提高循环速度和提高产量的设备。电子书涵盖以下主题:-工业机械的发展挑战-解决结构应力和刚度-设计和验证系统设计-选择正确的驱动部件-减轻振动和激励-规划和验证控制设计-简化调试-通过现场数据监测-总结和结论

医用支架是心血管疾病患者的生命线。Altair的解决方案可以通过满足虚拟变量测试来加快开发时间，允许工程师真正优化医疗支架的设计和性能。

扬声器的设计和分析，特别是对于更复杂的产品、系统或组件，通常需要构建多个仿真模型。扬声器的开发过程涉及并行的多物理和多源，以及用于原型、测试和验证的多个仿真运行。这导致了强度、热分析和刚度、噪声、振动和声学的非线性分析的单独模型。尽管每个模型并不总是从零开始构建，但对于每个属性使用不同的求解器通常需要将模型从一种求解器格式转换为另一种格式。这种做法不仅耗时，而且经常容易出错，导致工程时间的使用效率低下。

为了降低能耗，效率是设计人员寻求优化电机的一个关键标准。作为对电磁分析的补充，从第一个设计阶段开始研究温度如何影响机器性能的热特性是必不可少的。为了获得接近实际工况的结果，电机控制和电流谐波产生的电气变换器和控制算法不能忽视。

对设计的分析，特别是对更复杂的产品、系统或组件的分析，通常需要构建多个仿真模型。

分段建造是一种现代造船方法，它涉及预制模块的组装。上层结构的截面是在船厂预先建造的，然后被带到建筑码头，然后被提升到位置并连接。区块分裂和提升方案主要是在船舶设计阶段完成后设计的，依赖于经验数据和专业知识，以避免在积累过程中代价高昂和潜在危险的故障。然而，随着计算机辅助工程(CAE)的发展，现在可以在主设计阶段规划船舶组装，让设计师更深入地了解区块组装过程的结果，并通过模拟降低下游风险。

TCT杂志与Altair联合进行的“增材制造用于生产”调查旨在了解社区对使用增材技术的系列生产的渴望和准备情况。TCT和Altair之间的合作旨在了解社区的需求，包括当前的生产能力、限速步骤和他们认为需要改进的技术领域。

本文介绍了一个在设计阶段对DDAM进行优化的船舶基础的案例研究，以验证和优化水下冲击条件下船舶基础的结构完整性。

高精度传感器和编码器是电机驱动不可缺少的组成部分，极大地影响了系统的质量和效率。需要一种目的驱动的模拟方法来考虑这些复杂多域系统中的所有物理相互依赖关系。

Engineering.com非线性模拟实践受众调查

成本优化是所有行业领域的驱动力，每个制造商都竞相为最终客户提供成本效益高的解决方案。本文讨论了如何执行组件的早期设计，重点是成本优化，而不消耗太多的施工设计师的宝贵时间。本文的主要目标是生成一个汽车座椅设计的建议，基于免费尺寸优化和成本优化使用Altair OptiStruct商业工程软件。

感应电动机（IM）广泛用于各个行业。为确保其速度控制，我将提供脉冲宽度调制（PWM）。这种供应，可以影响电机的效率并降低其振动声行为，产生噪音滋扰。为了解决这些技术挑战并确保用户最能为用户的声学舒适性，有必要在设计的早期设计一个安静的电子电机。本文的第一个目的是展示一种新的方法，以降低由于PWM供应电机引起的噪音和振动。所提出的方法允许在感应机中的气隙磁通密度谐波被动降低。第二次兴趣，是展示一种分析PWM馈电IM的振动声学行为的新方法。该方法是完全有限元（FE）计算。最后，本文的第三次兴趣，用于比较所提出的Fe方法，磁振动声耦合和测量之间的噪声和振动。将显示测量和计算之间的良好一致性。

engineering.com的这份特别报告涵盖了当今产品设计界最受关注的两个趋势：生成性设计和拓扑优化。这些模拟技术允许客户使用模拟驱动的设计方法设计轻量化和高性能的零件。

如今，只需通过查看电机作为孤立的单位即可开发电子电机;必须满足关于整合到完整电动或混合动力传动系统和感知质量的紧密要求。多学科和多体液优化方法可以同时为多个完全不同的设计要求设计电子电机，从而避免串行开发策略，其中需要更大数量的设计迭代来满足所有要求和不利的设计妥协需要被接受。

本文所描述的项目是针对保时捷公司的电动马达的多物理设计。Altair的模拟驱动方法支持使用一系列相互建立的优化密集阶段开发电动马达。这篇技术论文提供了保时捷股份公司的高级传动系统开发团队如何与Altair一起应对在电动马达开发中提高总体设计平衡的挑战的见解。

如今，大多数产品都是先进技术的复杂机电结合，将电气部件与控制器和嵌入式软件混合在一起。为了有效地管理创新产品，组织正在转向基于模型的开发方法，用于概念研究、控制设计、多领域系统仿真和优化。为了满足这一需求，Altair的模拟和优化套件旨在通过其多学科的软件工具和咨询服务，改变整个产品生命周期的设计和决策。

许多商用飞机的设计使机身蒙皮能够在极限载荷以下弹性屈曲，并继续安全有效地运行。与非屈曲设计相比，这种设计方案有助于实现非常轻的半整体式结构。因此，预测这种结构的局部屈曲、后屈曲行为和失效对结构的设计和优化至关重要。局部面板在压缩和剪切的共同作用下发生屈曲。多余的压缩力被重新分配到周围的轴向构件（框架和纵梁）上，剪切力通过平行于屈曲波的张力继续由屈曲板承载。压缩再分配和对角线张力对所有涉及的结构构件都有特殊的强度考虑。这种后屈曲行为和分析方法都被称为中间对角线张力（IDT）。

本文利用金属成形仿真器AFDEX建立了合适的连接过程(夹紧)有限元模型，然后利用Altair公司的多学科优化软件HyperStudy对连接过程进行了优化。

最近，对轻质汽车部件的需求很高，这将降低油耗和排放。在非线性负载条件下的组件需要优化技术，该技术将产生满足所有性能目标的设计，同时相对于时间和成本保持过程效率。CAE工具（如Altair的Octistruct和HyperWorks）允许工程师探讨从概念级别开始的各种设计解决方案，以便在适当考虑到允许工程师达到最佳设计和过程的制造方法同时满足多种要求的熟化设计。

为了设计和建造消防车的高空梯子，工程师需要准确地确定梯子将遇到的工作载荷。其中一些可能很容易解释，如消防队员在梯子末端篮子里的重量，或供给喷嘴的水的重量。其他荷载可能更难量化，例如风对梯子的影响。有几种不同的方法来确定这种影响，本文将探讨其中两种方法：标准方程（asce7-10）和CFD。

涉及流体和结构耦合的优化设计方法是一个活跃的研究课题；特别是在航空航天领域。提出了一种基于两种商业有限元解的流固耦合拓扑优化方法；AcuSolve和OptiStruct。采用基于梯度的方法来最小化结构在热荷载作用下的柔度。使用OptiStruct中可用的固体各向同性材料罚函数（bob电竞官方SIMP）方法计算使柔度最小化的最佳材料分布。为了迭代地减少零件质量，施加了体积分数约束。绘制约束用于确保可制造性。热负荷采用AcuSolve的计算流体力学（CFD）解进行迭代计算。优化产生了一种创新的设计，在降低质量的同时提高了零件的散热率。

设计探索和优化的好处已为工程师所理解和接受，但所需的大量计算资源对其在设计过程中的应用一直是一个挑战。hyperworksunlimited（HWUL）设备为这些挑战提供了一个有效的解决方案，因为它将云中所有必要的工具无缝地连接在一起。本研究的目的是展示HWUL在复杂系统优化驱动设计中的优势。为此，选择了一种用于碰撞载荷情况的汽车座椅设计。

本文介绍了使用Altair工具的过程，例如用于同步永磁电机EM FEA分析和轻型的通量，以最小化典型IPM电机的NDFEB磁体的重量，用于电动牵引应用，例如丰田PRIUS 2010的IPM电机。

对于大型航空航天组件在有限元(FE)分析问题中，必须建立周围物体之间的接触相互作用，以模拟组件之间的负载转移，如航空发动机承载支架组件，套筒组件等，并了解各自部件之间相互作用的影响。在某些情况下，根据装配的几何形状，研究区域可能不是接触面积，而是作用于零件内部的应力。在不存在几何或材料非线性的情况下，可以采用一种新的接触公式法快速接触。

本文给出了定位当前能力的技术回顾和指导方针。注意，下面使用OptiStruct v2018版本。与以前的版本相比，讨论的算法有了一些变化。一般情况下，2017.2.3版本可以重现所有呈现的结果。

Snap-fits是普遍存在的工程特性，用于快速和廉价地组装塑料零件。几何、材料和接触非线性与抓合问题可能会提出建模挑战。带有显式求解器的准静态解通常用于分析快照;然而，OptiStruct的非线性求解器现在具有隐式解决这些高度非线性问题的能力。本研究的第一部分讨论了一种有效的方法，使用OptiStruct进行夹合的隐式有限元分析。一旦建立了精确的仿真模型，工程师通常会对设计进行更改，以实现所需的插入和保留力。本研究的第二部分详细介绍了如何使用HyperMesh变形和HyperStudy来优化卡扣配合设计，从而在最小化质量和确保结构完整性的同时产生所需的插入和保持力。本报告中记录的方法可以减少设计时间、材料使用和工业中使用的卡扣配合的故障率。

这一步一步的教程详细介绍了如何使用RAMDO与HyperStudy和OptiStruct。

OptiStruct是一个内置优化功能的结构分析工具

在汽车领域，电流返回的EMC现象发生在一个宽频带，这是由于在最低频率(几个Hz)和中等频率(几百kHz)之间电流跟随的路径非常不同。

剩磁是当所有电流被移除时所剩下的，在铁芯中仍然有一些磁通密度。这种情况经常出现在通量密度接近路径的情况下，特别是在U型或E型器件中。为了消除这种效果，有时添加一个所谓的剩余气隙是有用的。本文解释了我们已经纳入通量模型的滞后效应。

所有电机设计者都知道，齿槽转矩的计算是一个棘手的任务，特别是在3D。事实上，这个变量的振幅几乎与数值噪声相同。在大多数情况下，传统的网格方法是不够的，必须使用特定的方法。在CEDRAT，由于其经验，应用团队已经开发出了在大多数情况下成功计算齿槽转矩的方法。本文提出了一种计算三维非径向电机齿槽转矩的具体网格方法。

所有电机设计者都知道齿槽转矩的计算是一个棘手的任务在3D。事实上，这个量的振幅几乎与数值噪声相同。在大多数情况下，传统的网格划分方法是不够的，必须使用特定的方法。在CEDRAT，应用团队凭借其经验开发出了在大多数情况下成功计算齿槽转矩的方法。本文提出了一种计算二维和三维径向电机齿槽转矩的具体啮合方法。它以一些关于几何形状的定义的一般性建议开始，以便于网格化操作。然后，介绍了具体的网格划分方法应用于二维SPM电机和三维IPM电机。

本文对具有集中绕组和分布绕组的三相永磁同步电机进行了比较研究。本研究的目的是找出电磁性能（转矩、效率、反电动势……）更好的机器。设计了两种具有相同输出功率、定转子外径、气隙、轴向长度的集中绕组和分布绕组永磁同步电机。利用有限元分析（flux2d）对两种电机的性能进行了比较。

在目前电机能效研究的背景下，旋转电机的诊断研究越来越多。设计人员力求将转子绕组电流、转矩、漏磁场等故障的在线、无创诊断和典型特征包括在内。在旋转机械的故障中，7 - 10%位于转子，其中一些故障是偏心距。这些故障会产生电磁转矩振荡:作用在定子上的电磁力，特别是定子绕组，会加速其绝缘的磨损。不排除定子和转子之间的摩擦;这也可能对轴承产生不利影响。在文献中，我们经常发现三种类型的怪癖:静态、动态和混合。我们的Flux 2D/3D/Skew有限元解可以相当有助于预测偏心故障的典型特征，以及这些缺陷对这些机器的电磁和振动声学性能的影响，这是该软件的一个非常显著的特征。本文的目的是展示不同的偏心通量2D/3D/歪斜的可行性，感谢机械组提供的可能性。

在文献中，我们可以找到两种方法来进行诊断：模型方法 - 自动化工程师的特定方法。根据所采用的机制，我们可以将三个分支区分开在这种方法中：通过分析冗余和参数估计来监测观察者。信号方法 - 该方法基于可测量的信号数据，例如电流，扭矩，杂散通量，噪声和振动，温度。该方法的原理是寻找健康或故障操作独特的频率。电动旋转机器中的缺陷可以诱导其他现象，例如噪音和振动，并且可能是定子与转子之间的摩擦等其他故障，或者加速的绝缘体。

电机的热分析和相关的流体动力学计算，与机械工程学科相关的任务，似乎对电气工程师的兴趣低于电磁分析。但是，随着人们对充分开发新设计和新材料的要求越来越高，对电机的热行为进行分析，与电磁设计的程度一样，或多或少成为一种强制性的要求。

非接触式能源转移（CET）系统用于许多工业领域。这些包括输送机，手推车，存储和检索单位，行李处理，电池充电站，手机和医疗植入物。能量转移模型与传统的变压器非常相似，除了初级和次级绕组和部分或不存在的铁磁性闭合路径之间的弱耦合。电感耦合通常在几MW到几百千瓦的范围内使用。

感应加热和强制冷却(淋浴)原理:感应加热是对不接触的导电物体进行加热的过程。流过线圈的电流(见图1)产生一个交变磁场。这个磁场在导电体中感应电流(涡流)。涡流的再分配取决于电导体的形状、频率和在电导体中使用的材料的物理性质。此外，感应加热中使用的高频会引起一种叫做集肤效应的现象:所有的电流只集中在边界上。bob电竞官方

对于开关磁阻电动机，为了减小电流纹波或磁滞带，通常采用斩波器来控制特定的电流指令。我们建议在这个示例中（参见图1）了解如何使用groovy语言在Flux中实现这样的命令。

要求：旋转电机设计人员要求高可靠性、最小功率损耗、最大功率、最大转矩和低机械共振振动和噪声。为了满足电机设计人员的需要，CEDRAT于2003年开始开发考虑倾斜的工具，并对该工具进行了一些改进。歪斜通常是通过将机器的有效长度细分为几个二维切片来解释的。在Flux的最新版本中，后处理直接是一个完整的3D后处理。