ansys 電機噪音的案例
ANSYS新型永磁電機電磁、振動、噪音耦合分析高級培訓班
培訓內容：
第一天
永磁電機仿真：一鍵有限元建模和求解
永磁電機仿真：永磁電機轉矩脈動優化分析案例演示
永磁電機仿真：鐵耗、磁鋼渦流損耗精確計算案例演示
永磁電機電磁-振動噪音耦合分析仿真方法介紹
永磁電機電磁-振動噪音耦合分析仿真Maxwell電磁仿真操作演示
RMxprt + Maxwell 2D/3D答疑
第二天
ANSYS Mechanical 結構動力學介紹
ANSYS 諧響應案例操作
ANSYS Acoustics聲學功能介紹
ANSYS Acoustics聲學案例操作
電機電磁噪音耦合分析mechanical演示操作
答疑
培訓講師： ANSYS認證工程師
收費標準： ￥4000/人（含發票），包括培訓費、資料費、書籍費、證書費和上機費（學員食宿自理）
上課時間：2016年12月1日-2日（周四-周五）（上午9：00-12;00，下午1:30-5:30）
上課地點：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區金田路4028號榮超經貿中心1009
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報名方式：填寫報名回執表發送 Email： nan.zhang@ansys.com
全國統一：電話：400-819-8999 郵件：info-china@ansys.com
全國聯絡人：Nancy, nan.zhang@ansys.com, +86 10 82861715 ext. 102
特別優惠：
團體報名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護期內的用戶：￥2400元/人
提前2周報名并公對公轉賬付款，在上述三條基礎上再優惠￥200元/人
展開 BLDC電機的振動與噪音
恒定力波只是對定子鐵心產生靜壓力時鐵心產生靜變形，不產生振動和噪音;
2定子磁動勢同次諧波，力波角頻率為2ηω1;
3轉子磁動勢同次諧波，力波角頻率為2kω1;
4定子磁動勢不同次諧波，力波角頻率為(ηi±ηj)ω1 ;
5轉子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ki±kj)ω1 ;
6定、轉子磁動勢不同次諧波力波，角頻率為(ηi±kj)ω1;
7定、轉子磁動勢同次諧波力波，角頻率為2ηiω1;
電磁噪音測試最常用的鑒別方法是：
1、突然斷電法。
2、測振法。
3、混合變頻判斷法。所謂混合變頻法是指利用相關儀器輔助人耳鑒別噪音。混合變頻鑒別法的輔助設備為一套可變頻音響設備。鑒別時，首先測試電機在恒電壓恒轉速時的噪音頻譜，記錄幅值較大的頻段，令變頻音響設備在這些頻段上發出激勵聲源，根據同頻聲波幅值疊加原理，當激勵聲源與噪音相應頻譜成分接近或一致時，人耳會感覺到噪音被加強。
二、定位力矩與噪音
?定位力矩－電機不通電時永磁轉子受到的磁力矩
?引起的原因－齒槽和磁滯的存在
理想磁路下的齒槽力矩TC；
極數2P＝2， 齒數Z＝3，每周穩定位置數υ＝6
虛位移方法求取TC：
，
最低次數υmin－每周磁能狀態重復次數：
C— 2P 和Z的最大公約數；
?幅值－決定于磁勢平方F2和磁導G的υ次幅值乘積。
缺陷磁路的齒槽力矩
?轉子有缺陷導致Z次定位力矩
?定子有缺陷導致2P次定位力矩
噪音頻率為電流頻率的18倍，機械轉速的180次；機的定位力矩分析
三、方波無刷直流電機力矩波動與噪音
波動力矩—指令一定下不同轉角對應的電磁力矩波動分量引起的原因：電動勢e和電流 i 的波形偏離了理想波形。
展開 降低步進電機振動、噪音的解決方法
與電機有關的方法
步進電機的振動噪音由步進電機本體引起的原因如下：
激磁電源的高次諧波成分。
齒槽轉矩
徑向吸引力引起的轉子變形產生的振動噪音。
定子與端蓋的剛性不夠
線圈及磁路的不平衡，及機械結構的不對稱。
各部分配合松動。
線圈本身的位移。
轉子偏心或動平衡不好。
軸承預緊力不合適。
除此之外，還要考慮以下原因：
與安裝機械和負載系統的共振。
傳動系統（齒輪嚙合的不平衡等）。
上述中，與電機有關的降低振動和噪音效果好的方法如下：
提高定子的剛度
兩相56mmHB型步進電機（1.8°）的結構如下圖所示：
轉子直徑減小約10%，定子殼體增加10%，提高定子的剛性后與原設計相比，其振動噪音如下圖所示得以改善。
步進電機產生噪音的原因，主要有高次諧波產生的電磁力，定子剛度不夠，定子主極對轉子產生的吸引力，引起定子的微小變形等。
定子的多主極
定子剛度與噪音之間的關系如上圖所示，定子主極吸引轉子才使定子發生微小變形，也為產生噪音的原因。如上（兩相56mmHB型步進電機結構圖）所示，兩相HB型有8個主極。兩相時定子主極數為4、8、16，三相時主極數為3、6、9、12等。一般主極數越多，低速轉矩越低，高速響應能力越好，線圈越小，振動噪音越得以改善。
下面以伺服步進電機（VR型的步進電機）為例，介紹降低振動、噪音的方法。定子的主極數為三相6極或三相12極，分析徑向引起的振動，可以得到降低噪音的解決方法，可以看到6極有6個地方磁場變化，12極有12個地方磁場變化，然而12個極處的變化量比6個極的小，所以產生的振動就小。
HB型步進電機，主極越多，線圈繞制的時間越長，費用越高，但主極的增加是降低振動噪音的一種手段。
展開 惱人的高頻噪音---高壓電機滾動軸承打滑問題分析
通過數據分析及試驗，對我司磨煤機、一次風機高壓電機軸承頻繁出現潤滑不良及高頻異音的問題進行了探索，結論如下：
一、 存在的問題：
自2014年監測開始，發現各磨煤機、一次風機電機驅動端軸承加速度值絕對值高、波動頻繁、聽診有高頻嘯叫，補脂后消失，補脂幾小時或數天后即恢復至原始高水平：
頻譜中主要為4000~6000Hz寬帶高頻隨機能量：
對Peakvue波形做自相關，無周期性成分存在：
以上信號均為軸承潤滑不良（與缺油不等價）的典型表現。
大部分電機特別是低壓電機在補脂或置換潤滑脂后即恢復至正常值，如2C漿液循環泵：
換脂后連續2個多月的監測，加速度值均保持在3.5gs以下的優良水平：
抽取1B磨煤機和2B一次風機做潤滑脂置換測試，置換后，加速度立即降至優良值，幾小時后恢復原狀:
高頻成分的來源：
從以上頻譜中我們可以看到有兩種典型頻譜，磨煤機上的高頻隨機能量，以及一次風機的高頻隨機能量夾雜周期性成分。
1） 為了避免環境隨機噪音干擾，采集數據時設置5次平均，故可排除噪聲影響。
2） 該電機轉子條通過頻率為87倍頻，可以排除，且在振動理論里，電機不會產生其他高頻振動。
3） 軸承潤滑不良時，運動面直接接觸，會激起軸承部件共振，一般在1k-20Khz范圍，隨機噪聲的形態符合經典軸承噪音理論。
4） 高頻隨機能量夾雜周期性成分，其間隔為NU232軸承的外圈故障頻率，計算其為BPFO的高次諧波，來源于外圈故障的沖擊激起了軸承某部件的固有頻率，表明外圈有初期分布性損傷。
即這些電機存在兩個問題：1、潤滑不良。2、滾道初期缺陷。兩者是一類問題，前者是后者的早期表現。
問題規律：
全部出現在高壓電機、驅動端、脂潤滑、NU型圓柱滾子軸承。
展開 
針對多物流場的NVH分析-開關磁阻電機噪音的仿真與優化
要讓技術取得成功，電機和電池領域 的創新是必不可少的。因此，各汽車制造商調查了電力驅動的幾種方法，以求找到最符合汽車功能性能要求的方法。這些要求不僅包括燃油經濟性，也包括舒適性及噪音、振動和平順性(NVH)。
目前市場上的幾乎所有混合動力汽車均配備了永磁(PM)同步電機技術。這項技術帶來了眾多的優勢，尤其是當涉及到混合動力時更是如此，混合動車輛空間有限，重量最小化和效率最大化需求強烈。但是，稀土元素的有限供應限制了大力規模部署。
因此，開關磁阻電機(SRM)日益受到有遠見的汽車制造商們的青睞。在這些電機當中，轉子向著定子與轉子磁極間空隙中磁阻最低即電感最高的位置轉動，從而產生旋轉運動。通過連續對定子中的異名極供能，實現連續旋轉。
廉價高功率開關設備的易得性推動了SRM的工業應用。這些電機清楚地展示了自己的優勢，比如構造簡單且堅固、制造成本低廉（無永磁體）、扭矩轉速特性出色，而且在很大的轉速范圍內都能實現最高效率。但是，幾種缺點也阻礙了其在電動汽車領域的應用。這些當中就包括由于扭矩波動當中就包括由于扭矩波動較大而產生的噪音及電磁干擾 (EMI) 噪音。
電機設計領域大多只將重點放在降低扭矩波動來解決SRM的噪音、振動和平順性(NVH)問題。控制策略優化來降低扭矩波動，的確能給噪音輻射帶來有利的影響。但是，為了避免在電動汽車內感受到過度的振動和噪聲，優化電機結構及其外殼同樣也必不可少。在設計流程的早期階段納入詳細的聲振分析，有利于電機設計者更好地了解并控制最終產品的NVH特性。本文中所談到的電機具有八個定子磁極（四對定子磁極）以及六個轉子磁極。這是一 款8/6式 SRM，具有四個獨立的相，專為汽車牽引應用而設計，可提供200Nm的峰值扭矩和40kw的峰值功率。
展開 電機振動噪聲建模分析：ANSYS電機振動噪聲分析
對于電機來說，這些力可能是驅動轉子軸的磁力，也可能是更大的驅動系統的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機噪聲提供工程指導。
1. 問題分析
本例以永磁同步電機模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical 中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數
，仿真過程中使用的材料為默認的結構鋼
2. 電磁力計算
圖3 1/8電機模型
分析模型為 Prius 電機的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開【Workbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個Maxwell 2D分析系統。
圖4 Maxwell 2D分析流程圖
導入模型以后，為了精確分析定子齒部的徑向電磁力，并將力密度的分布耦合到后續的諧響應分析中。
需要將定子齒部“分割”出來，并施加更細密的網格剖分。
展開 電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
文章來源：西莫電機論壇
今晚 | ANSYS官方永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真直播
性能優異的電機是電機及其控制系統的基礎，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設計方法設計出高功率密度的電機，電機占用的幾何空間就越小，電機的有效材料的利用率就越高；
電機的效率越高，則可減小電機本體的發熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統的效率；
齒槽轉矩越小的電機，將減少電機控制算法設計的難度，同時減小最終整個機電系統的NVH。
在電機型號確定后，性能優異的電機控制器將最大限度地發揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調制方法可以減小逆變器的開關損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統開發仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設計出性能優異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統仿真軟件，在系統仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統與電機本體的最佳匹配，在開發初期就可以對電機本體和控制系統作出有效評估。
對于只設計電機控制系統的用戶，也可以向其電機供應商索取與實際電機對應高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優化。電機ECE模型只高精度體現電機外部特性，而不會泄露供應商實際的電機設計參數，在有效保護各方知識產權的同時，又促進了電機設計生產廠家和控制器設計生產廠家的高效合作。
主要內容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3.
展開 ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真丨附招聘
ANSYS官方將特別推出一系列ANSYS網絡研討會，不僅包含ANSYS 2019 R3 新版本功能介紹，同時也包括最新的行業熱點解決方案，ANSYS將與各位深入探討行業熱點趨勢，諸如無人駕駛、PCB結構可靠性、天線設計、數字孿生等等。
在此系列網絡研討會結束后，ANSYS將官方抽取1名幸運者，TA將獲得華為最新發布的Mate 30 1臺！
本期研討會：《永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真》將于11月28日 20:00-21:00舉辦。
直播主題
永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真
日期/時間
2019年11月28日（周四）
20:00 – 21:00
課程受眾
永磁同步電機設計單位
電機控制器設計單位
新能源汽車研發部門
變頻器研發部門等行業人士
講師簡介
楊俐輝
ANSYS機電系統仿真軟件專家，對電機本體及其控制系統、開關電源、機電系統的電磁兼容有豐富的實際項目實施和仿真經驗。現任ANSYS中國機電產品線資深工程師，負責機電產品線的方案推廣和項目咨詢工作，對ANSYS機電產品及平臺方案等有全面的了解和經驗。
課程簡介
隨著新能源汽車行業、高性能工業伺服系統的發展，電機本體設計和其控制系統的關系日趨緊密。性能優異的電機是電機及其控制系統的基礎，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設計方法設計出高功率密度的電機，電機占用的幾何空間就越小，電機的有效材料的利用率就越高；
電機的效率越高，則可減小電機本體的發熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統的效率；
齒槽轉矩越小的電機，將減少電機控制算法設計的難度，同時減小最終整個機電系統的NVH。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 電機NVH仿真分析流程介紹
『點擊觀看直播回放』
本次網絡研討會介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環境下，精確分析電機的振動噪聲：利用Maxwell2D/3D快速仿真電機在多轉速下定/轉子表面的頻域電磁力并無縫鏈接到Workbench平臺Harmonic Response模塊進行多轉速諧響應分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉速下的諧振情況；同時多轉速諧響應分析結果也可傳遞到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。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
近期發布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發布已于2月25日成功舉辦。現在，隆重向大家推出Ansys行業應用大講堂“仿真體系建設驅動數字創新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來兩大全新網絡研討會專題：芯片SI/PI與可靠性分析系列，以及Ansys 2020 R1針對SI/PI和EMC技術亮點及案例系列。我們非常有幸邀請到多位高級工程師為系列專題助陣，將陸續為大家帶來多個熱門主題，歡迎積極報名參加并關注后續精彩內容！
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展開 【Ansys線上直播回看】Ansys Motor-CAD 電機設計軟件功能介紹
『點擊觀看直播回放』
由于市場上對電機性能的要求越來越高，新的電機設計需要對電機進行多物理場的全方面的考慮。Motor-CAD 是專門針對電機設計而開發的一款工程軟件工具，在設計階段能夠更加高效地綜合分析電機電磁性能、熱管理、應力結構、駕駛工況，以及加工工藝對電機設計的影響，為工程師提供電機設計更加全面的解決方案。本次網絡研討會將詳細介紹和演示Motor-CAD 的功能。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
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【Ansys線上直播回看】Ansys Motor-CAD 全新的電機設計流程
『點擊觀看直播回放』
通常，電機研發項目從早期設計到后期的量產是需要經歷不同研發階段，尤其是新能源汽車。在一定周期內有效地研發出一款好的電機，是需要在各階段采用合適的仿真工具進行一系列的仿真。本次網絡研討會將講解和演示Motor-CAD在全新的電機設計流程中所扮演的角色，以及與Ansys其他仿真工具的接口，包括 Ansys Maxwell 二維和三維接口，Motor-CAD與 Twin Builder 的系統仿真，Motor-CAD與 OptiSLang 進行多物理多目標的優化，將為大家呈現一個高效的電機設計驗證全方位的解決方案。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
近期發布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發布已于2月25日成功舉辦。現在，隆重向大家推出由Ansys中國系統事業部傾力打造的“Ansys光學、虛擬現實、軟件與系統解決方案”技術盛宴！我們非常有幸邀請到多位高級工程師為系列專題助陣，將陸續為大家帶來車燈設計與仿真、HUD系統、智能座艙、人機交互、汽車功能安全、數字孿生等熱門主題，歡迎積極報名參加并關注后續精彩內容！
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展開 Ansys電機熱設計解決方案
控制器熱仿真設計
熱-電子設備運行的關鍵問題
-子器件的故障與其工作溫度有密切關系
-溫度最為敏感的：量使用的半導體器件和微電路，故障率隨溫度的增加而指數地上升
電子設備內關鍵器件的熱模擬
溫度云圖
Ansys電機散熱、通風模擬產品方案
ICEPAK專業的電子散熱仿真工具
芯片級、封裝級、板級、系統級全尺度電子散熱仿真
-基于”Object”建模，用戶可以快速建立常見的電子器件模型
-可以導入各種格式的ECAD和MCAD數據格式：STEP， IGES，ProE，UG等（借助于
DesignModeler）；MCM，IDF，BRD，Gerber，ANF，ODB++
-自動化快速網格劃分技術：六面體網格；貼體混合網格
-健壯、快速的求解器技術：基于FLUENT
-物理模型豐富：層流、湍流、自然對流、強制對流、輻射、太陽輻射、旋轉部件、濕度、污染物擴散
結論
-流體仿真技術可以應用在電機本體、散熱系統、控制器等設備的流動、熱的相關設計
中
-流體仿真技術可以提供工程上可信的結果
-ANSYS提供了完善的產品方案來解決電機本體、散熱系統、控制器中的流動、熱問題
-ANSYS的產品方案可以將電磁、流動、熱等多物理場統一在一個框架下解決
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 基于聯合仿真的電機聲品質解決方案
『點擊觀看直播回放』
電動傳動系統噪聲成作為新能源汽車內部的最大噪聲源一直備受關注，其中由于電機噪音與傳統內燃機噪音截然不同的聲音特征，也讓傳統的NVH分析工具在面對電機的聲品質問題時顯得力不能及。Ansys VRXPERIENCE Sound聯合多物理場仿真工具，協助用戶在電機及電動車從早期設計和驗證階段開始就能準確的評價和優化電機的NVH特性，為其提供一個高效多維度的電機聲品質設計及驗證解決方案。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
近期發布的Ansys 2020 R1帶來全新升級的功能，首場新品發布已于2月25日成功舉辦。現在，隆重向大家推出Ansys行業應用大講堂“仿真體系建設驅動數字創新”系列在線研討會；5月，我們還將迎來兩大全新網絡研討會專題：芯片SI/PI與可靠性分析系列，以及Ansys 2020 R1針對SI/PI和EMC技術亮點及案例系列。我們非常有幸邀請到多位高級工程師為系列專題助陣，將陸續為大家帶來多個熱門主題，歡迎積極報名參加并關注后續精彩內容！
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展開 基于ANSYS的水冷電機控制器散熱仿真分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩態熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產品小型化的發展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結構空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結構降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導致網格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網格設置
網格劃分的好壞直接關系到計算的結果和計算時間的長短，所以在進行網格劃分的時候，優先選擇曲面狀的物體進行網格劃分，這樣在網格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 