如何对复杂电机进行建模和仿真

多年来，准备用于仿真的3D模型的最佳实践包括首先导入3D几何形状，然后定义最小的周向对称性。在径向场设计的情况下，我们将首先通过两个径向平面切割将对称3D设计(3D切片)从3D几何的其余部分分离出来，然后用于定义分配这种对称性的边界条件。这仍然是一种现代方法，主要用于仿真行业，以缩小仿真设计空间并减少已经昂贵的时间步进分析所需的总计算时间。由于减少了空间，网格制造商可以部署更对称和规则的网格拓扑，以最大限度地减少数值方法(有限元)对电机性能整体预测的影响，这是很好的。

然而，当3D几何图形变得更加复杂时，设计师所遇到的挑战尚未得到解决。具有倾斜转子和/或定子配置的3D设计(见下文)及其电动机拓扑需要在最小有效几何对称性和所需电磁条件之间达成妥协。尽管对称用于计算电机性能，但任何设计师都希望将现场解决方案显示回整个3D几何形状。

三维电磁问题在多物理场仿真中变得更加复杂，如噪声振动和粗糙度(NVH)。热管理提出了另一组问题，其中整个3D设计空间解决方案可能需要满足特定的物理条件。

今天的设计师如何处理复杂的3D几何

设计师通常如何处理复杂的3D几何图形存在许多缺点。

例如，导入计算机辅助设计(CAD)几何图形也可能带来电磁模拟所不需要的细节，这些细节需要时间来消除。从头开始创建几何图形将需要CAD技能以及相关的时间和成本。

如前所述，通过创建径向平面切割来定义圆周对称(3d切片)并不总是捕获几何结构中的正确对称性，特别是当电机显示歪斜配置时。平面切割要求将3D切片模型与其他几何形状分离，这使得当需要进行多物理场耦合设计的热管理或NVH分析时，很难将电磁数据(损耗或力)转移到完整的3D几何形状上。

最后，手动分配网格操作以确保仿真精度需要了解网格对FEA解决方案的影响。

基于自动非平面边界条件的周向对称场计算

针对这些挑战，Ansys麦克斯韦在2021年推出了同类最佳解决方案。它允许工程师从任何CAD工具导入整个3D电机几何形状。Maxwell自动创建3D圆周切片模型，应用非平面切割作为边界条件和相应的规则和对称网格(克隆网格)在几何形状的所有部分。