电机设计的多目标优化设计方案

电机设计是一个复杂的多物理场问题，它涉及到电磁、结构、流体、温度和控制等多个领域。随着新材料、新工艺以及各种电机新技术的发展，电机设计的要求越来越苛刻，精度要求也越来越高，传统的设计方法和手段已经不能满足现代电机设计的要求，必须借助于现代仿真技术才能解决各种设计难题。

针对电机永磁化、高速化、无刷化、数字化、集成化、智能化、高效节能化的发展趋势和相关技术挑战，Ansys能提供集成化设计解决方案和流程，高效实现电机从磁路法到有限元、从部件到系统、从电磁到多物理场耦合的多领域、多层次、集成化电机及驱动/控制系统设计。在电机初始设计阶段，采用Motor-CAD与专业优化设计工具Ansys optiSLang进行多学科快速综合优化；在电机高精度设计阶段，采用Maxwell与optiSLang、DesignXplorer相结合，实现包括电机电磁性能、振动噪声、散热设计在内的多物理场综合优化设计。

OptiSLang是用于进行多学科优化、随机分析、稳健与可靠性优化设计的专业分析软件，在参数敏感度分析、稳健性评估、可靠性分析、多学科优化、稳健与可靠性优化设计方面具有强大的分析能力，集成了二十多种先进的算法，为工程问题的多学科确定性优化、随机分析、多学科稳健与可靠性优化设计提供了坚实的理论基础。同时，针对上述各种分析集成了强大的后处理模块，提供了稳健性评估与可靠性分析前沿研究领域中的各种先进评价方法与指标，以丰富的图例、表格展示各种分析结果。OptiSLang可与多种CAE软件或者求解器集成，可基于其求解器进行各种工程仿真分析或者数据处理，因此使得OptiSLang成为各工程领域中进行参数敏感性、多学科优化、稳健可靠性分析优化的专业工具。

为了克服多学科非线性优化中遇到的大量设计参数的困难，OptiSLang提供了高效的敏感性分析、参数识别算法，可以基于预测系数（COP）和最优预测元模型（MOP）自动识别重要性参数并对预测质量进行量化，获取最优预测模型作为替代求解器，该预测质量是有效优化的关键因素，因此可以最大限度减少求解时间。

利用集成在Workbench中的optiSLang快速搭建优化设计流程

optiSLang提供了丰富的优化分析模块与优化后处理功能

Ansys提供了一体化、多学科、多物理场、多目标优化分析的有限元分析平台，可以精确分析并优化电机NVH性能。利用Maxwell2D/3D快速仿真电机在多转速下定/转子表面的频域电磁力并无缝链接到Workbench平台HarmonicResponse模块进行多转速谐响应分析，得到电机的ERP Level Waterfall图，用于分析电机在各转速下的谐振情况；同时多转速谐响应分析结果也可传递到Harmonic Acoustics模块进行Sound Power Level Waterfall的分析，用于进一步对电机噪声水平进行评估。利用optiSLang强大的优化分析功能，可以对电机NVH性能进行优化迭代，得到最优的NVH性能方案。

以此构建的电机NVH优化分析平台是基于多物理场耦合分析的结果，因此具有精度高的特点，灵活且易于使用，统一的模型参数化平台、优化平台，能实现数据的无缝对接，保证了分析的可靠性、高效性，助力新能源汽车驱动电机开发工作更加高效便捷的开展和实施。  

编辑：黄飞