電機cae的案例
電機CAE仿真解決方案
目前國內對于電機設計的虛擬裝配已經基本實現，但虛擬設計以及虛擬實驗的應用仍不充分。電機的虛擬設計與虛擬實驗主要包括電磁、結構、散熱三個方面。對于常規的電機設計方法，計算工作量非常大，只能得到各物理場的平均結果而難以獲得其分布，且很難考慮各物理場耦合的問題。
本文與大家分享某電機廠對于新開發的某款電機進行的CAE多物理場分析方法，其中涉及電磁分析、結構分析（強度、振動、噪聲等）和散熱分析(流體、熱)。通過分析，可以為電機廠商提供電機電磁、結構、噪聲、流場和溫度等一系列參數的分布情況，使開發人員能夠有針對性的進行改善，從而大大縮短研發周期，降低研發成本。
本項目分析流程如圖1所示：
圖1 電機CAE多物理場分析流程
一、 電磁分析
以電機的實際結構建立磁場有限元模型，基于電磁——熱雙向耦合建立軸向通風各部件的電磁場數學模型和熱傳導方程，通過電磁——熱雙向迭代計算得到磁密分布、電磁力等結果。某電機的氣隙磁場磁力線分布如圖2所示。
圖2 某電機的氣隙磁場磁力線分布
二、 結構分析
1. 應力及應變分析
通過電磁——結構以及熱——結構的耦合，對電機進行了整機結構分析（包括整機強度分析、定子與機座配合計算、吊環強度分析等）、整機模態分析和滑環強度分析。通過分析可以獲得電機的應力及應變分布，從而驗證電機強度是否滿足設計要求。
圖3 某電機三階模態振型
2. 振動分析
通過電磁分析得到定子齒部節點的徑向及切向電磁力，映射處理至電機結構的網格模型中，進行振動分析。通過分析可以獲得電機的振動分布，并確認是否滿足設計要求。
圖4 某電機振動位移云圖
3.
展開 電機電磁場CAE有限元分析探討
電機電磁場CAE有限元分析探討
(資料來源：半導體仿真論壇 http://www.iccae.com)
朱全敏
一、計算機輔助工程（CAE）
計算機輔助工程是隨著CAD/CAM技術的發展而出現的一種新技術，它的含義和功能范圍還沒有統一的提法，有些專家將CAE看成是包含工程分析在內的廣義的CAD/CAM，同時由于CAE在機械工程中的應用最廣泛（如鐵路貨車產品結構有限元分析系統），因而把廣義的CAE稱做MCAE。但是，很多數學者目前還是把CAE看成是以計算力學為基礎，以計算機仿真（模擬）為手段的工程分析技術，并相應地把它歸入廣義的CAD功能中，作為實現產品優化設計的主要支持模塊。按照后一看法，CAE技術包括有限元FEM和邊界元BEM分析、運動機構分析、氣動或流場分析、電路設計和磁場分析等。其中有限元分析在機械CAD中應用最廣泛。這種方法，首先在幾何上把分析對象劃分成有限個單元，由互相交叉的網格節點形成有限個元素，然后通過計算每個單元或節點的特性，分析整體的特性。有限元分析法是近20年來發展起來的技術，隨著應用規模和范圍的不斷擴大，其理論和技術日益完善，它最突出的優點是通用性強，可用于工程結構力學、熱傳導、液壓、氣動力學等的分析中，適用于包括電子、航空、航天在內的各種機械工程領域。同時，對于各類工程分析問題，有相當一部分相似的處理過程，因而非常適用于標準化。
二、電機CAE的發展
20世紀70年代以來，隨著科學技術的迅猛發展與社會需求日趨多樣化，市場變化頻繁，競爭激烈。表現在電機產品方面，產品更新換代的周期越來越短，產品的性能、質量、價格以及交貨期的競爭越來越激烈。對大數電機廠來說，一個明顯的特點是多品種、小批量生產占主導地位。
展開 汽車專題第六期 |新能源汽車—電機篇（二）
4.新能源純電動汽車拆裝仿真實訓演示
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主要內容：驅動電機三相線束總成拆卸、驅動電機三相線束總成裝配的演示過程
5.CAE在電機結構仿真中的應用
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c18103
主要內容：
1.電機研發中的新挑戰與CAE技術
2.CAE應用于各種電機類型
3.CAE在故障診斷中的應用
4.電機CAE仿真相關技術
5.電機的CAE/CFD分析相關軟件
6.純電動汽車電機選型匹配計算
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主要內容：
1.電機選型匹配的意義
2.電機選型匹配流程
3.參數計算
4.選型結果
5.電機快速選型工作介紹及使用
文檔
1.新能源汽車驅動電機技術發展-電機及冷卻方式
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/doc/1828290
2.新能源汽車驅動電機系統
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/doc/1828436
3.電機產業鏈：受益電動化加速，重彈性和新技術
點擊鏈接查看內容：https
展開 MagNet在混合式步進電機中的應用
（轉）
1.背景描述
步進電機是將繞組上所加脈沖電壓通過電磁耦合原理轉化為轉子上的機械角位移或線位移的一種裝置。
從步進電機的本體上來講，主要圍繞步進電機的靜態性能來進行分析，其主要關注步進電機的結構設計、齒槽結構、主要尺寸以及生產成本。結合控制理論之后，會針對步進電機的動態性能進行分析，其在連續運行的過程中，存在溫升過高、噪聲過大等特點。
2.技術難點
考慮到步進電機的磁路是軸向磁路，故步進電機的CAE分析，必須采用3D靜態和3D瞬態分析。其中，3D靜態分析主要是針對定位力矩、矩角特性、靜力矩和繞組電流的關系、繞組電感和繞組電流的關系、繞組電感和轉子位置的關系等開展分析；3D瞬態分析,主要是針對動態起動過程，最大起動頻率等開展分析。
考慮到步進電機軸向磁通和齒數較多的情況，在CAE分析方面，存在以下幾個難點：
網格量大，收斂困難
目前一些電磁軟件在分析步進電機中都遇到困難，原因在于步進電機的結構，具有眾多小齒和曲面，會極大增加剖分的網格量；同時在進行瞬態運動分析時，氣隙重新劃分的網格量也非常巨大。
計算速度
步進電機的有限元仿真模型必須采用3D模型，故分析速度是必須考慮的因素。
此外，步進電機的電磁分析，受到控制方式的影響，目前主流的控制方式有以下幾種，CAE仿真分析中，必須能夠模擬這樣的電流激勵方式；同時脈沖激勵時間非常短，對時間步長的設置要求也很高。
3.案例介紹
針對某實際步進電機模型，進行了靜態分析和瞬態分析。其中瞬態分析可以直接分析靜態量。該模型采用了兩段式的結構，即包含兩個磁鋼，主要目的是為了提高輸出轉矩，如下圖所示：
瞬態分析主要針對空載情況，設置一個脈沖周期，電流激勵如下圖所示。
展開 
純電動汽車電機嘯叫噪聲優化
3.1 整車狀態電機8階噪聲問題定位
通過整車測試分析，電機逆變器殼體8階振動曲線在490Hz存在明顯峰值，電機右懸置支架8階振動曲線在580Hz存在明顯峰值，電機近場、車內前排8階噪聲及逆變器殼體、右懸置支架8階振動峰值對應關系如圖7所示。其中，電機近場8階噪聲在490Hz和580Hz存在兩處峰值，與電機逆變器殼體和右懸置支架振動峰值對應。
圖7 8階噪聲及逆變器殼體、右懸置支架8階振動
3.2 電機逆變器殼體模態分析
通過CAE模態仿真分析，計算出電機逆變器上殼體存在488Hz模態頻率，此模態頻率與整車測試逆變器殼體490Hz共振峰值對應。逆變器上殼體模態計算結果如圖8所示:
圖8 逆變器上殼體模態計算結果
3.3 電機懸置支架模態分析
通過CAE模態仿真分析，計算出電機右懸置支架模態頻率為718Hz，電機右懸置支架模態頻率明顯高于整車測試580Hz峰值結果，判斷電機右懸置支架580Hz峰值為強迫振動問題。電機右懸置支架模態計算結果如圖9所示：
圖9 電機右懸置支架模態計算結果
3.4 電機結構改進方案
針對逆變器上殼體490Hz共振及電機右懸置支架580Hz強迫振動問題，分別制定結構優化方案。
展開 純電動汽車電機嘯叫噪聲優化
作者：李彬，鄧建交丨中國第一汽車股份有限公司
摘 要：
純電動汽車在整車NVH性能開發過程中，驅動電機存在8階嘯叫噪聲，嚴重影響整車NVH性能品質。通過整車試驗、主觀評價及CAE仿真分析手段，驗證出空氣傳播為車內8階嘯叫噪聲大的主要路徑，鎖定驅動電機逆變器殼體共振及電機懸置支架振動是造成8階嘯叫噪聲大的關鍵因素。
本文作者基于某純電動汽車電機嘯叫噪聲表現，通過整車測試評價及電機本體CAE仿真分析的手段提出結構改進方案，優化后電機嘯叫噪聲降低明顯，對純電動汽車電機嘯叫噪聲優化提供了一定的依據及相關經驗。
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3.1 整車狀態電機8階噪聲問題定位
通過整車測試分析，電機逆變器殼體8階振動曲線在490Hz存在明顯峰值，電機右懸置支架8階振動曲線在580Hz存在明顯峰值，電機近場、車內前排8階噪聲及逆變器殼體、右懸置支架8階振動峰值對應關系如圖7所示。其中，電機近場8階噪聲在490Hz和580Hz存在兩處峰值，與電機逆變器殼體和右懸置支架振動峰值對應。
圖7 8階噪聲及逆變器殼體、右懸置支架8階振動
3.2 電機逆變器殼體模態分析
通過CAE模態仿真分析，計算出電機逆變器上殼體存在488Hz模態頻率，此模態頻率與整車測試逆變器殼體490Hz共振峰值對應。逆變器上殼體模態計算結果如圖8所示:
圖8 逆變器上殼體模態計算結果
3.3 電機懸置支架模態分析
通過CAE模態仿真分析，計算出電機右懸置支架模態頻率為718Hz，電機右懸置支架模態頻率明顯高于整車測試580Hz峰值結果，判斷電機右懸置支架580Hz峰值為強迫振動問題。電機右懸置支架模態計算結果如圖9所示：
圖9 電機右懸置支架模態計算結果
3.4 電機結構改進方案
針對逆變器上殼體490Hz共振及電機右懸置支架580Hz強迫振動問題，分別制定結構優化方案。
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5 結論
（1）本文研究了某純電動汽車電機8階嘯叫噪聲，通過激勵源與傳遞路徑分析，驗證出空氣傳遞是車內電機8階噪聲的主要路徑；
（2）通過整車試驗和CAE仿真分析相結合，提出電機結構改進方案，優化效果明顯，電機8階噪聲水平由55dB（A）降為50dB（A）；
（3）進行了電機8階嘯叫噪聲主觀評價與客觀測試對應分析。
新能源汽車開發技術專題研討會 -探討系統性能和控制開發技術
本次研討會上，國外專家將與國內同行一起，探討新能源汽車
的
NVH
性能及系統性能和控制開發，介紹西門子電驅動系統包括電機和電機控制器的研發，進一步了解車輛電氣化的全球趨勢，將實際應用案例與最新相關技術和解決方案相結合，進行更深的交流。
主辦方：Siemens PLM Software
同濟大學新能源汽車工程中心
地點: 上海市嘉定區曹安公路4800號同濟大學嘉定校區新能源汽車工程中心
時間: 2016年4月28日
日程
主會場：（地點：同濟大學新能源汽車工程中心218室）
8:30-9:00 簽到
9:00-9:15 歡迎致辭
9:15-9:45 新能源汽車全球研發趨勢及挑戰 - -同濟大學新能源汽車工程中心專家
9:45- 10:25 西門子新能源車試驗與仿真方案介紹及應用案例
10:20-11:00 西門子新能源車動力集成（電機和電機控制器）解決方案 介紹和成功案例
11:00-11:15 休息
11:15-17:30 分會場環節，詳見各分會場安排
分會場 – NVH 專場（地點：新能源汽車工程中心218室）
演講人： Mr. Ben Meek & Mr.
展開 新能源汽車開發技術專題研討會 4月28日 同濟大學
新能源汽車開發技術專題研討會
-探討系統性能和控制開發技術
本次研討會上，國外專家將與國內同行一起，探討新能源汽車 的NVH性能及系統性能和控制開發，介紹西門子電驅動系統包括電機和電機控制器的研發，進一步了解車輛電氣化的全球趨勢，將實際應用案例與最新相關技術和解決方案相結合，進行更深的交流。
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北京理工大學機械與車輛學院
地點: 北京海淀區中關村南大街5號北京理工大學國際教育交流大廈（北京理工大學北門附近）
時間: 2016年4月26日 9:00-17:30
日程
主會場：（地點：北京理工大學國際教育交流大廈三層報告廳）
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9:00-9:05 歡迎致辭
9:05-9:25 北京理工大學機械與車輛學院新能源汽車相關領域研究進展---機械與車輛學院院領導
9:25-9:55 新能源汽車發展現狀、趨勢與關鍵技術問題分析---電動車輛國家工程實驗室教授
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2017.05.10-上海-電機驅動系統專題技術交流會
（張旗利 先生，Siemens技術專家）
界轉速
諧響應
瞬態響應
12:30-13:30 午餐
13:30-15:00 電機振動噪聲試驗應用及案例（禹丹江 博士，Siemens技術專家）
通過優化機械和控制設計改善噪聲問題：定子的固有頻率；轉子的轉動頻率、工作頻率、激勵頻率與臨界轉速的關系；電機產生的振動是否滿足設計要求
試驗和系統仿真方法總體介紹
結構試驗，模態分析
旋轉機械測試及分析
應用Test&3D CAE優化電機NVH性能
15:00-15:30 西門子電機測試臺解決方案及應用（蔡元吉 先生，Siemens技術專家）
15:30-16:10 電機控制系統設計及開發（高卓 先生，Siemens技術專家）
模型在環、軟件在線、硬件在環（MiL, SiL, Hil）
電機的標定
16:10-16:40 交流及問答
聯系人：何女士，E-mail：qiyue.he@siemens.com，電話：010-85292932
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