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加速电机、传感器和执行器仿真与设计 Flux

发表 admin at 2025年10月27日
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Flux:电磁仿真与多物理场优化的专业工具,赋能精密设备设计

在电磁设备(如电机、执行器、变压器)设计中,“精准复现复杂电磁现象、高效实现多物理场协同优化” 是工程师的核心诉求 ——TFQZRK Flux 作为专注于电磁仿真的专业工具,凭借开放式架构与深厚技术积累,成为解决这一诉求的关键支撑。无论是探索创新拓扑、优化电磁性能,还是衔接多物理场分析,它都能通过灵活的功能配置与精准的仿真结果,帮助工程师缩短设计周期、降低研发成本,最终打造出高效、稳定、低噪声的精密设备。

一、为何选择 TFQZRK Flux?三大核心优势破解电磁设计痛点

电磁设计常面临 “流程僵化、仿真精度不足、多物理场协同难” 的问题,TFQZRK Flux 凭借针对性优势,成为行业优选工具:

1. 高灵活性:适配多样化设计需求,实现流程自动化

Flux 以 “开放式环境” 为核心,提供丰富的自定义工具与自动化能力,彻底打破传统仿真工具的流程限制:
  • 多维度自定义选项:支持通过脚本、宏命令、多参数配置,灵活调整模型参数(如材料属性、边界条件)与求解器设置,适配从简单组件到复杂系统的不同设计场景;
  • 仿真流程自动化:可通过参数微调与批量命令,自动执行 “建模 — 求解 — 后处理” 全流程,例如针对电机不同转速工况批量生成仿真任务,大幅减少工程师的重复操作,提升设计效率。

2. 久经验证的精确度:紧密贴合实测数据,支撑可靠决策

仿真结果的 “可信度” 是电磁设计的核心前提,Flux 凭借数十年技术沉淀,建立起行业认可的精度优势:
  • 复杂现象精准复现:能够精确模拟电磁领域的复杂物理过程,如非线性材料磁滞特性、涡流损耗、邻近损耗等,仿真结果与物理样机实测数据高度吻合;
  • 长期可靠性验证:在全球众多企业与科研机构的实际应用中,Flux 始终保持稳定的精度表现,成为工程师信赖的 “虚拟测试台”,避免因仿真偏差导致的设计返工。

3. 强大多物理场功能:无缝衔接 Hyper Works,实现全局优化

单一电磁性能优化已无法满足现代设备设计需求,Flux 通过与 TFQZRK Hyper Works 全球创新平台的无缝连接,构建 “电磁 - 热 - 结构” 多物理场协同分析能力:
  • 数据无缝流转:Flux 的电磁仿真结果(如损耗分布)可直接作为热分析、结构分析的输入数据,无需手动转换格式,避免数据传递误差;
  • 全局优化循环:在统一的多物理场优化框架中,同步调整电磁参数(如绕组布局)、热管理方案(如冷却通道)、结构设计(如铁芯尺寸),确保设备在效率、噪声、稳定性等维度达到全局最优,尤其适配电机、执行器等对多性能指标要求严苛的场景。

二、核心功能:全方位覆盖电磁设计全流程,提升设计深度与效率

TFQZRK Flux 围绕 “精准建模、高效求解、全面分析” 三大目标,打造覆盖电磁设计全场景的核心功能,让复杂设计任务更易落地:

1. 高效的几何描述和网格划分:加速预处理,释放创新空间

预处理是仿真效率的关键,Flux 提供针对性工具简化建模流程,同时支持创新设计探索:
  • 多维度建模支持:覆盖 2D、Skew(斜极 / 斜槽)、3D 建模场景,适配电机、变压器、传感器等不同设备的几何特征,例如通过 2D+Skew 模型快速模拟电机斜槽效果,兼顾精度与计算速度;
  • 智能化工具箱:内置草图建模器、实体建模器、几何简化功能(如冗余特征删除)、专用电机设计环境(如预设磁极、绕组模板),以及智能自适应网格技术 —— 网格可根据电磁场梯度自动加密(如气隙区域)或简化(如铁芯非关键区域),在保证精度的同时减少计算量。

2. 高级物理属性:复现复杂电磁现象,适配多工况分析

针对电磁设计的多样化物理需求,Flux 提供全面的物理模型与工况模拟能力:
  • 多物理耦合支持:内置磁、电、热耦合物理模型,可分析电磁损耗导致的温度升高、温度变化对材料磁性能的影响等耦合效应;
  • 全工况覆盖:支持静态(如电磁铁吸合特性)、稳态交流(如变压器空载损耗)、瞬态(如电机启动过程)等多种工况分析,结合复杂电路编辑器(如模拟逆变器供电)与刚体运动模块(如电机转子旋转),精准复现设备实际运行条件。

3. 强大的建模技术:聚焦细节精度,提升仿真真实性

为还原设备真实工作状态,Flux 提供针对电磁设计细节的高级建模技术:
  • 无网格线圈建模:无需对线圈进行精细网格划分,即可准确计算绕组电流分布与损耗,大幅简化复杂绕组(如集中绕组、分布式绕组)的建模流程;
  • 材料特性精准模拟:支持非线性各向异性材料(如硅钢片)、磁滞特性(如铁损计算)、涡流损耗与邻近损耗的精细化建模,尤其适合高精度电机、高频变压器等对损耗控制要求严苛的场景。

4. 快速可靠的求解器:兼顾速度与稳定性,支持大规模计算

求解器是仿真效率的核心支撑,Flux 内置多类求解器并结合优化技术,满足不同设计需求:
  • 多类型求解器覆盖:提供线性求解器(如共轭梯度法)、非线性求解器(如牛顿 - 拉夫逊法),适配从线性材料到强非线性材料的不同仿真场景,确保求解过程稳定收敛;
  • 高效加速能力:支持多参数分析(如批量扫描电机气隙长度、匝数),结合高性能计算(HPC)技术实现并行计算,可同时处理数千个设计变量,大幅缩短大规模仿真任务的计算时间。

5. 可靠的结果:全维度后处理,支撑深度分析与报告输出

仿真结果的 “可解读性” 直接影响设计决策,Flux 提供功能完备的后处理模块:
  • 多维度结果分析:可查看电位、磁通密度(如气隙磁通波形)、温度分布、电场 / 磁场强度、机械变量(如电磁力、扭矩)等关键指标,支持通过云图、曲线、动画等形式直观呈现;
  • 自动化报告与导出:支持自定义报告模板,自动汇总仿真参数、结果图表与分析结论,可导出至 Excel、PDF 等格式,同时支持将结果数据导出至 Hyper Works 等平台用于多物理场分析,满足设计评审与后续优化需求。

6. 无缝多物理场优化:打破学科壁垒,实现全局性能平衡

Flux 并非孤立的电磁仿真工具,而是多物理场优化的关键环节:
  • 跨学科数据共享:在多物理场优化循环中,Flux 与热分析、结构分析工具共享模型几何、设计变量(如铁芯尺寸)与网格数据,避免重复建模;
  • 自动化优化流程:通过与 Hyper Works 平台的集成,可自动执行 “电磁性能优化→热分析验证→结构强度校核” 的循环,快速识别影响设备全局性能的关键参数(如电磁损耗过高导致温度超标),找到最优设计平衡点。

三、TFQZRK Flux 工作流:标准化流程,确保设计高效落地

为避免设计流程混乱导致的效率损耗,Flux 提供覆盖 “入门 — 建模 — 分析” 的标准化工作流,适配不同设计场景:

1. Flux 监管程序入门:快速熟悉工具逻辑

通过 Flux 监管程序(Supervisor),用户可快速掌握工具核心逻辑:包括环境设置(如单位制、求解器默认参数)、项目管理(如文件保存、版本控制)、基础操作向导(如新建模型、添加物理场),即使是新用户也能在短时间内上手。

2. 用户环境和工作流:自定义适配设计需求

基于监管程序,用户可搭建个性化工作流:例如针对电机设计,预设 “几何建模(调用电机模板)→添加材料(硅钢片、铜线)→设置绕组与电路→定义运动与工况→求解→后处理(查看效率、扭矩)” 的标准化流程,后续同类设计可直接复用,减少重复操作。

3. 执行器设计与分析:聚焦直线 / 旋转执行器场景

针对执行器(如电磁阀、步进电机)设计,工作流聚焦 “电磁力 / 扭矩特性” 分析:通过建模模拟执行器动子运动过程,分析不同电压、气隙下的电磁力变化,结合热分析验证温升是否超标,最终优化结构参数(如线圈匝数、铁芯形状)以提升响应速度与负载能力。

4. 电机设计与分析:覆盖多类型电机全工况

针对电机(如永磁同步电机、异步电机)设计,工作流覆盖 “电磁性能 — 损耗 — 热管理” 全维度:通过 2D/Skew/3D 模型分析电机扭矩、效率 MAP 图、反电动势等核心指标,计算定子铜损、转子铁损等损耗分布,将损耗数据导入热分析工具优化冷却方案,确保电机在全转速、全负载范围内稳定运行。

四、总结:以专业电磁仿真为核心,赋能设备设计创新

TFQZRK Flux 凭借 “高灵活性、高精度、强多物理场协同能力”,成为电磁设备设计的核心工具。无论是电机、执行器等旋转 / 直线运动设备,还是变压器、传感器等静态电磁设备,它都能通过精准的电磁仿真、高效的流程自动化、无缝的多物理场衔接,帮助工程师突破设计瓶颈。最终让企业在保证设备性能与可靠性的前提下,加速创新迭代,在新能源汽车、工业自动化、智能家居等领域的竞争中占据优势。
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