12月13日，為期兩周的第28屆聯(lián)合國氣候變化大會（COP28）在迪拜圓滿落幕，各締約國代表就如何應(yīng)對全球氣候變化進行了激烈的探討，并對《巴黎協(xié)定》實施情況進行了首次盤點。盤點的情況不容樂觀，而近年來全球變暖趨勢加快、極端天氣事件頻發(fā)等現(xiàn)象也表明，目前的氣候形勢依然嚴峻。世界各國紛紛制定降碳、減碳措施，中國在2020年提出了“3060”雙碳目標，而大力發(fā)展  新能源汽車  是實現(xiàn)目標切實有效的重要舉措，新能源汽車逐漸替代傳統(tǒng)燃油車也成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

永磁同步電機——新能源汽車的心臟

當(dāng)前，我國新能源汽車產(chǎn)銷量穩(wěn)居全球第一。隨著新能源汽車的普及，電機作為新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心組成部分，其重要性不斷凸顯。電機可以使電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動系統(tǒng)將機械能傳遞到車輪，驅(qū)動汽車行駛。永磁同步電機憑借其高功率密度、高轉(zhuǎn)矩、體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、能量轉(zhuǎn)換率高等方面的優(yōu)勢，已成為新能源汽車應(yīng)用最為廣泛的驅(qū)動電機之一。

永磁同步電機構(gòu)造示意圖

永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor，簡稱PMSM)的工作原理是利用定子繞組通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，推動轉(zhuǎn)子上的永磁體同步旋轉(zhuǎn)，由此將電能轉(zhuǎn)化為汽車的機械能。其分為表面永磁同步電機(SPMSM)和內(nèi)置永磁同步電機(IPMSM)兩種。SPMSM通常用于輕型電動汽車和混合動力汽車中；IPMSM則用于重型電動汽車、公交車和地鐵等需要高效率和大功率的場合。

電機性能優(yōu)化——低頻電磁仿真

作為新能源汽車的動力源，永磁同步電機的性能直接影響著汽車的續(xù)航里程及行駛狀況。通過低頻電磁仿真可以分析得出永磁同步電機的磁場分布、電磁力、轉(zhuǎn)矩、功率等性能指標，從而優(yōu)化電機的設(shè)計方案，如調(diào)整電機的磁環(huán)設(shè)計、轉(zhuǎn)子和定子的結(jié)構(gòu)設(shè)計、增加永磁體數(shù)量等，從而提升電機性能。不僅如此，仿真分析還可實現(xiàn)在電機打樣前多次調(diào)整設(shè)計參數(shù)，能夠有效降低電機廠家打樣成本，提高研發(fā)生產(chǎn)效率和樣機出廠質(zhì)量，逐漸成為電機設(shè)計制造過程中的重要環(huán)節(jié)。

云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺Simdroid（伏圖）具備自主可控的低頻電磁求解器，支持多物理場耦合仿真，在統(tǒng)一友好的環(huán)境中為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。其內(nèi)置APP開發(fā)器，支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數(shù)化仿真模型及仿真流程。

正確的建模、網(wǎng)格劃分、材料參數(shù)的選擇和邊界條件的設(shè)定等都會影響仿真結(jié)果的準確性。下面我們就來看下如何使用Simdroid（伏圖）低頻電磁模塊對表面永磁同步電機 (SPMSM)進行仿真分析，并封裝為仿真APP。

▲永磁同步電機仿真分析案例

結(jié) 語

通過低頻電磁仿真分析可以得出永磁同步電機的空載工況，包括反電動勢、磁鏈、磁感應(yīng)強度分布、齒槽轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，也可以得到負載工況關(guān)注的電磁轉(zhuǎn)矩和功率密度分布等重要參數(shù)，工程師可根據(jù)這些參數(shù)，優(yōu)化電機設(shè)計。

隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，永磁同步電機的應(yīng)用將越來越廣泛，對電機的性能也提出更高的要求。通過使用云道智造Simdroid（伏圖）進行低頻電磁仿真分析，可為永磁同步電機的設(shè)計優(yōu)化提供科學(xué)的指導(dǎo)，進而提升電機性能，有助于電機廠家滿足日益增長的市場需求，獲得有力的市場競爭優(yōu)勢。

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