事半功倍：跟着扶工自学Solidworks电机转子结构仿真分析

导读：中国的电机企业有数千家，技术水平良莠不齐，能很好应用CAE技术的屈指可数。目前大部分是凭借一些计算单或表格，计算的精度有限，仅适用于特定电机，经验难以推广，难以适应电机的多样化应用场合。国外的几家电机头部企业做得比较好，能比较好地应用CAE技术助力研发。

一、电机仿真种类与价值

电机的仿真种类很多，有电磁场仿真，通风散热仿真，结构强度和振动仿真，以及多物理场仿真等。每一类仿真又包含各种零部件或整机的仿真，比如结构仿真下面包含定子和转子，转子又包含轴的强度，疲劳，挠度，临界转速等，还有风扇，转子铁芯等零件的仿真，仿真项目非常多。这就必须对电机的特性有一定的了解，有选择性地做仿真，不能耗费大量精力从头到尾都做一遍，有些不容易出问题的就可以不做仿真了。 

电机行业出现的故障比较多，每次故障都是要付出昂贵的成本。然而，每次故障过后，是否找到了故障的根本原因，是否吸取到了教训，是否能避免同样的故障再次发生？在大多数情况，我们看到的答案为“否”，也就是说学费是交了，但没有学到东西。应用CAE以及测试手段，对故障进行研究，有可能找出故障的根本原因。比如电机振动大，通过加粗轴径解决了振动问题，那么我们可以回过头来应用CAE进行研究，故障电机轴的临界转速和挠度是多少？改进后又是多少？我们就可以总结经验，下次设计的时候，临界转速和挠度应该设计为合理的值，避免故障再次发生。这对提高CAE仿真与实测的相关性，也是很有帮助的。防火胜于救火，防火工作做好了，救火工作就少了。

二、电机仿真的市场前景

CAE仿真需要有非常专业的知识，如果要深入研究，需要大量的时间和精力。对于广大电机设计人员来说，很难有非常专业的CAE知识，CAE与电机的结合就显得更难。这样最好是有专业的CAE人员，并与电机行业的实践经验结合，制定出CAE成熟的仿真流程，供电机设计人员使用，又快又好地解决问题。CAE分析流程的制定，并经过测试和实践经验的积累，需要漫长的过程，时不我待，借鉴外部资源是唯一明智的选择。如果有人愿意为电机行业做贡献，分享相关CAE仿真流程，帮助企业少走弯路，减少损失，节约社会资源，那将是电机行业之幸。

电机行业发展了100多年，颠覆性的创新机会似乎已经很少了，但在很多细节方面还是大有可为的。比如特斯拉的最新款电机，转子冲片上直接取消了隔磁桥，在转子外圈缠绕碳纤维，这样可以更进一步提高电机的性能，如下图所示。创新不一定都是全新的东西，大部分都是在现有基础上进行改进。我们有很多新的想法，但不一定知道是否可行，这样通过仿真，可以低成本且快速地进行评估，大胆地采用创新的设计。采用CAE仿真，也有利于年轻的工程师快速地掌握设计原理，缩短经验的积累过程，而且能比较各种新的设计方案，确定最佳的设计参数。对于企业来说，就可以摆脱一直跟在别人后面跑的局面，实现弯道超车。

现在新能源汽车蓬勃发展，驱动电机作为一个关键的零部件，需要大量CAE仿真人才，如何快速地适应市场需要，站在巨人的肩膀上向上攀登，会事半功倍。

三、跟着扶工学电机仿真

大家好，我是仿真秀专栏作者-扶工CAE，大连理工大学机械专业学士，韩国国立昌原大学硕士。目前从事CAE行业20余年，在各大企业开展CAE一线工作，涉足的行业有航空，汽车发动机，汽车零部件，电机，电梯，橡胶塑料，电子显示模组等。擅长的领域有Ansys Mechanical, LS-Dyna, Fluent, CFX，Flotherm XT, Dynaform, Hyperworks, Moldflow, Solidworks Simulation, Marc等。近期，我计划在仿真秀平台给广大学习型仿真设计工程师带来电机仿真视频教程，欢迎订阅和技术交流。

其中，精品课《Solidworks 电机结构分析12讲》应用Solidworks Simulation 进行电机转子的结构分析，源文件版本为2020版。主要讲了转子常见的各种分析，基础理论，仿真与测试结果比较，故障诊断，案例分析。仿真结果经过大量的试验验证，特别是对故障电机的研究。

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