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1    前言

随着产业升级，各领域工业产品的性能指标需求逐步提高，设计工程师们发现仅依靠理论和经验难以完成设计任务，在这种情况下借助高性能计算机和专业的仿真设计软件，让“电脑”代替“人脑”从海量的解集中搜寻最优设计方案成为必然趋势，设计工程师正逐渐转变为优化算法策略的设计者。

以电机设计为例，电机的设计参数众多，同时涉及到多物理场的强耦合，电机工程师面对的是大规模、高难度的优化设计问题。解决如此复杂的工程问题有两个重要的基础工作：即建立复杂的参数化几何模型和制定合理的多目标优化策略并高效实施。ANSYS Maxwell作为业界最佳低频电磁场仿真设计软件，提供了多种几何参数化建模的方法，适用于不同复杂程度的工程问题；同时，借助于ANSYS Workbench平台电磁、结构、流体以及优化模块，可进行电机多物理场耦合的多变量多目标优化设计，另外借助于ANSYS平台强大的并行、分布式计算能力，工程师可在最短的时间内对复杂优化策略进行分析和验证，快速实现产品迭代创新。本文将从参数化建模、优化设计两个方面介绍Maxwell的相关功能。

2    参数化建模

通常可以将模型的几何参数、材料属性、温度、激励等设计参数设置成变量，当改变变量的时候，模型会自动更新，以达到参数化模型的目的。参数化模型的优点：对设计参数进行更改后模型会自动更新，可以快速方便的调整模型；轻松定义和自动创建同一系列的模型；便于参数分析和优化分析；便于灵敏度分析、统计分析、公差分析等。参数化模型的目的：对于在校学生可以快速搞清设计参数与性能指标的关系，加深对理论的理解；对于仿真工程师而言缩短了建模时间、提高工作效率；对于研发工程师是产品优化设计、创新设计的重要基础工作。

Maxwell 可以实现的参数化设置如下：

① 几何模型参数化；

② 激励源/外电路参数化；

③ 材料属性参数化；

④ 温度参数化；

⑤ 网格参数化；

⑥ 求解设置参数化。

对于ANSYS Maxwell平台的仿真分析，我们可用的几何参数化建模方法大致分为以下八种，其中前4种是目前大多数工程师都在采用的，比较直观简单，容易操作，第5种用户自定义UDP建模使用起来稍有难度，但是对于复杂几何模型来说其建模效率很高，用户只要具有一定的C或Python编程基础，读懂软件自带模板的代码，参考帮助文件，稍加练习，都可以掌握，这种方法结合Maxwell的脚本功能可以更方便的实现完整仿真模型的参数化建模；第6/7种方法需要利用到Workbench平台中的几何建模工具，最后一种是借助第三方建模工具进行参数化设计。总之，用户可以利用的方法很多，适合不同复杂程度的工程问题。

① Maxwell直接参数化建模；

②Maxwell导入CAD图纸生成建模历史并参数化；

③RMxprt导入Maxwell参数化建模；

④Maxwell内置UDP模型参数化建模；

⑤用户自定义UDP参数化建模；

⑥导入ANSYSDesignModeler绘制的参数化模型；

⑦导入ANSYS SpaceClaim绘制的参数化模型；

⑧导入Solidworks等第三方几何建模工具绘制的参数化模型。

2.1 Maxwell直接参数化建模

Maxwell自带一个几何建模框架，这个框架与某些专业CAD工具不同，它是基于点、线、面、体、布尔运算、平移、旋转、阵列等功能绘制几何模型，虽然对于初学者来说略显繁琐，但是这种建模方法可以非常直观