Maxwell電動汽車的驅動電機電磁方案分析

失落沙洲

2019年1月24日 16:48

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新能源驅動電動機是新能源汽車行駛中的主要執行結構，驅動電動機及其控制系統是新能源汽車的核心部件之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車對驅動電動機主要有起動轉矩要大、恒功率區寬、調速范圍大、效率要高、能量回收率要高、尺寸要小、可靠性高等要求；同時需要電機要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。由于永磁同步電動機功率密度大、調速性能好、體積更小，效率更高等特點，但是退磁風險和成本因子是永磁同步電機的短板，綜合分析其優點多于缺點,從而現下新能源汽車使用永磁同步電動機作為驅動電機最多。

我們通過ANSYS EletronicsDesktop電磁平臺下Maxwell 2D模塊進行某電動汽車用的驅動電機電磁方案分析，通過此文我們可以知道借用Maxwell 2D能分析電機哪些性能和得到電機哪些參數結果

Maxwell電動汽車的驅動電機電磁方案分析的圖1

1 驅動電機性能要求

一般驅動電機性能要求有以下參數來考核，實際情況可能不止這些參數要求。

1.額定電壓

2.額定電流

3.額定功率

4.最大運行速度

5.最大轉矩

6.直流側電壓值

7.最大轉速時峰值反電動勢

8.最大電流（過載倍數）

9.效率

10.轉矩矩脈

這里以某一驅動電機為參數作為分析對象，下表1為其參數；由于某些電磁結構尺寸及所使用材料等不確定，仿真結果與實際有出入，我們關注是Maxwell能分析得到哪些電機結果。

Maxwell電動汽車的驅動電機電磁方案分析的圖2

2 電磁結構模型建立

利用Maxwell有限元原理分析電機電磁方案的模型建立一般有以下3種方式：

1、利用RMxprt功能建立；如果通過RMxprt一鍵生成Maxwell，適用于是一些常用的定轉子結構，不利于復雜轉子結構建立，也可以在Maxwell界面直接用UDP建模，這功能與RMxprt一鍵生成類似，區別在于用UDP僅是建立模型，而RMxprt一鍵生成見則會自動建立完整的場算文件;如果涉及到RMprt里沒有的定轉子結構，我們一般先生成有的定轉子結構，然后再借用自帶畫圖功能把缺失部分建立。

2、利用Maxwell畫圖功能建立；建模能力比較有限并且比較麻煩，常常需要詳細結構尺寸坐標，建模Maxwell不是它的主要功能，而是附加功能，用此種方法建立的模型可以實現結構尺寸優化分析。

3、利用市場其它畫圖軟件建好再導入；這種方法適用于已確認電磁結構的，用于進一步場算確認的，如果需要優化結構的則不適用。

除了以上3種，還有一種就是在ANSYS Workbench平臺，使用DM或者SPDC建模模塊實現Maxwell動態鏈接，既可以快速方便建立復雜電磁結構模型也可以實現電磁結構尺寸優化，前提必須基于Workbench平臺。

Maxwell電動汽車的驅動電機電磁方案分析的圖3