隨著驅動電機功率密度的不斷提升，對電機的最高轉速也提出了更高的要求。在IPM電機中，轉子隔磁橋需要承受更大的離心應力，同時還必須確保足夠的隔磁性能。為了有效分散轉子應力，磁極拓撲結構變得愈發復雜，雙層甚至多層永磁體的設計變得非常普遍。這使得隔磁橋和孔的幾何設計具有更高的自由度和復雜性。

因此，如何在隔磁橋的尺寸設計中兼顧電磁性能和結構強度，成為一個典型的多物理場權衡設計問題。然而，僅憑借經驗來設計滿足所有設計任務要求的轉子隔磁橋尺寸非常具有挑戰性。

在這個案例中，我們將展示如何利用Maxwell UDP（參數化轉子幾何），結合Ansys Maxwell、Mechanical和optiSLang，來實現對IPM轉子隔磁橋進行多物理、多目標優化設計。這樣的綜合優化方法將有助于找到最佳設計方案，既能提高電機性能，又能滿足結構強度的要求。

UserDefined Primitives

Maxwell UDPs參數化建模

— 便于參數化設置，模型更新速度快，執行效率高

— 同一個UDP可以創建轉子沖片、永磁體、永磁體槽等模型，建模方便

— UDP支持布爾操作，用戶可以靈活運用多個UDP組合創建具有更多細節的幾何模型

— 設計團隊使用UDP建模可以降低成員之間的溝通成本，提高協作效率

— UDP支持二次開發，用戶可以將常用的幾何拓撲編寫成UDP腳本，一勞永逸

腳本開發案例

基于Workbench的多物理場仿真流程

— Maxwell2D:計算電機負載轉矩、轉矩脈動

— DesignModeler:幾何模型處理

— Staticstructure:計算轉子隔磁橋最大離心應力

設置

Maxwell設置

在Maxwel中使用UDP建立轉子幾何參數化模型

在DefaultDesignXplorerSetup中

— 勾選優化設計變量

— 設置優化響應結果:平均轉矩、轉矩波動

DesignModeler設置

在DesignModeler中抑制除轉子鐵心和永磁體以外的幾何模型

靜態結構分析設置

— 周期對稱邊界

— 合理的Mesh

— 約束條件

— 轉速載荷

求解并顯示等效應力結果

— 勾選Results->Maximum將全局最大應力作為優化響應結果

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