Thiết Kế Động Cơ Điện Dựa Trên Mô Phỏng Tối Ưu Hóa Đa Vật Lý

Tổng Quan

Với tốc độ phát triển của khoa học công nghệ hiện nay, xe hybrid và xe điện đang dần chiếm lĩnh thị trường. Nhu cầu sử dụng động cơ điện trong các máy móc, thiết bị cũng không ngừng tăng lên. Do đó, lĩnh vực động cơ điện cũng đang phát triển một cách nhanh chóng. Ngoài các yêu cầu về kỹ thuật cao hơn, thì quá trình sản xuất động cơ điện còn đòi hỏi các nhà sản xuất phát triển động cơ trong thời gian ngắn hơn và tiết kiệm chi phí hơn.

Trong quá trình phát triển, động cơ không thể được xem như một thiết bị biệt lập; mà phải đảm bảo các yêu cầu chặt chẽ, tích hợp vào các bộ phận, hệ thống hoàn chỉnh. Chính vì vậy, ngày nay, khách hàng không chỉ yêu cầu các thông số về hiệu xuất, nhiệt độ, điện từ trường; mà còn phải đảm bảo các yêu cầu về độ bền, độ rung ồn, hệ thống điều khiển, tối ưu hóa chi phí,…Tiếng ồn và mức tiêu thụ điện năng là hai trong số những thách thức tích hợp như vậy.

Thiết Kế Dựa Trên Mô Phỏng

Phương pháp Phần tử hữu hạn (Finite Element – FE) cùng các phương pháp mô phỏng khác đã đạt được thành công đáng kể trong việc xác minh thiết kế và hướng dẫn quá trình thiết kế truyền thống. Ngày nay, việc sử dụng mô phỏng FE, đặc biệt là trong lĩnh vực tối ưu hóa, ngày càng trở nên phổ biến để ủng hộ quá trình thiết kế. Tối ưu hóa đồng hành cùng mô phỏng FE giúp các kỹ sư thiết kế tìm kiếm các phương án thay thế tốt nhất, thực hiện các nghiên cứu, so sánh giữa các lựa chọn thiết kế khác nhau, và thậm chí thúc đẩy quá trình định hướng thiết kế.

Chiến lược thiết kế này thường được gọi là “Thiết kế dựa trên mô phỏng”. Đặc biệt, khi thiết kế mang tính phức tạp do yêu cầu cao về thiết kế hoặc các điều kiện, mục tiêu phức tạp, thiết kế dựa trên mô phỏng mang lại nhiều lợi ích. Nhất là trong việc hiểu rõ mối quan hệ giữa biến thiên trong thiết kế và biến đổi trong hành vi, điều này thường khó tiếp cận bằng các phương pháp thiết kế truyền thống.

Các sản phẩm cần đáp ứng yêu cầu từ nhiều nguyên tắc vật lý và thuộc tính khác nhau sẽ càng thích hợp để sử dụng thiết kế dựa trên mô phỏng. Điều này là do phương pháp này có khả năng làm sáng tỏ mối liên hệ giữa sự thay đổi trong thiết kế và sự biến đổi trong hành vi của sản phẩm, điều mà các phương pháp thiết kế truyền thống thường không thể làm được.

Tóm lại, phương pháp Phần tử hữu hạn cùng các phương pháp mô phỏng khác đã mở ra hướng tiếp cận mới trong thiết kế sản phẩm, đặc biệt qua việc kết hợp với mô phỏng tối ưu hóa vật lý. Nhất là trong các trường hợp phức tạp, thiết kế dựa trên mô phỏng cung cấp cái nhìn sâu sắc và hiểu rõ hơn về tương quan giữa thiết kế và hành vi, điều mà phương pháp truyền thống thường khó thực hiện.

Tối Ưu Hóa Đa Ngành / Đa Vật Lý

Các phương pháp tối ưu hóa đa ngành và đa vật lý cho phép thiết kế một động cơ điện đáp ứng nhiều yêu cầu thiết kế khác nhau cùng một lúc, từ đó tránh được việc phải thực hiện phát triển theo kiểu nối tiếp, trong đó phải tiến hành nhiều vòng lặp thiết kế để đáp ứng từng yêu cầu riêng biệt và có thể dẫn đến việc thiết kế không hiệu quả và không thỏa mãn.

Tuy nhiên, để thực hiện mô phỏng tối ưu hóa đa vật lý và đa ngành, cần phải có các quy trình hiệu quả được thực hiện trong khung hẹp và thời gian giới hạn của quá trình phát triển sản phẩm. Các quy trình này cần phải tích hợp một cách chặt chẽ với tất cả các giai đoạn trong quá trình phát triển động cơ điện. Việc xây dựng và duy trì các mô hình mô phỏng cho các khía cạnh vật lý khác nhau cũng là điểm quan trọng, cần phải đảm bảo rằng những mô hình này luôn được cập nhật theo tiến trình phát triển.

Ngoài ra, khi thiết lập bài toán tối ưu hóa thiết kế, cần phải xem xét kỹ về đầu vào thiết kế và các ràng buộc liên quan đến khả năng thiết kế, quy trình sản xuất, đóng gói, và các yếu tố khác. Nếu không, kết quả từ quá trình tối ưu hóa có thể sẽ không khả thi hoặc không phù hợp với thực tế. Cuối cùng, tất cả các đầu vào và hạn chế cần được tích hợp vào một vòng tối ưu hóa duy nhất.

Thinksmart cung cấp Gói giải pháp công nghệ: 3D Scan + Photogrammetry & RE, Concept/ Industrial Design, Altair Simulation, SLA 3D Printing & CNC, Jig & Fixture, RTM, SMC, Vacuum Forming Plastic, Inspecting, Mockup, Production,…

Các gói giải pháp chuyên về mô phỏng tại Thinksmart bao gồm: Mô phỏng lực, Mô phỏng độ bền, Mô phỏng va chạm, Mô phỏng dập, Tối ưu Inspire Cast, Tối ưu hóa kết cấu, Mô phỏng đúc, Mô phỏng thả rơi, Mô phỏng rung ồn….