新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)NVH仿真的案例
新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)NVH仿真中的電磁力處理
電機(jī)NVH是一個(gè)多物理場(chǎng)耦合的問(wèn)題，其中涉及到的電磁、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、熱流等領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)仿真也需要采用多個(gè)不同領(lǐng)域的求解器聯(lián)合求解。目前，對(duì)于由于電磁載荷引起的電機(jī)噪聲仿真一般采取先進(jìn)行電磁仿真提取電磁力，然后將提取的電磁力加載到結(jié)構(gòu)有限元模型上進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲仿真的流程。
電磁仿真需要采用考慮運(yùn)動(dòng)的時(shí)域求解器，因此往往采用2D模型提高仿真分析效率。結(jié)構(gòu)有限元模型往往為三維網(wǎng)格，求解采用頻域算法。電磁仿真的模型和結(jié)構(gòu)仿真模型是兩套不同的模型網(wǎng)格。如何快速高效的建立電磁仿真和結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲仿真模型之間的數(shù)據(jù)傳遞是目前大多數(shù)電機(jī)NVH仿真工程師所關(guān)心的。西門(mén)子Simcenter 3D技術(shù)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了針對(duì)性的程序，可以快速方便的解決從電磁仿真到振動(dòng)噪聲仿真之間電磁力處理的問(wèn)題。程序功能主要應(yīng)用可以概況為以下幾點(diǎn)：
1. 任意定子結(jié)構(gòu)加載位置選擇
為了實(shí)現(xiàn)低噪音設(shè)計(jì)，在電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中定子齒的齒頂往往不再是圓弧形。出現(xiàn)了平齒、內(nèi)凹、外凸等多種形狀。針對(duì)這些新的結(jié)構(gòu)型式，如何能夠快速高效的提取齒頂?shù)妮d荷？
在我們的程序中，只需要設(shè)置關(guān)注的區(qū)域范圍，軟件會(huì)基于實(shí)際的2D電磁網(wǎng)格及電磁力自動(dòng)提取齒頂?shù)碾姶帕Γ?D的電磁仿真計(jì)算出的電磁力拉伸為用于有限元網(wǎng)格加載的電磁力。通過(guò)該程序，我們可以實(shí)現(xiàn)：
精確考慮外凸和內(nèi)凹齒面效果
精確切向力引起定子齒變形
減小電磁力文件大小
2. 基于多個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的電磁階次力提取
在計(jì)算電機(jī)加速噪聲時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速是變化的，在電磁仿真時(shí)的工況為恒定轉(zhuǎn)速工況。電機(jī)實(shí)際的振動(dòng)噪聲問(wèn)題往往體現(xiàn)為階次的特征，所以采用階次計(jì)算的方式計(jì)算振動(dòng)噪聲可以更好的對(duì)電機(jī)振動(dòng)噪聲進(jìn)行分析。
展開(kāi) 汽車(chē)專(zhuān)題第七期 |新能源汽車(chē)—電機(jī)篇（三）
技術(shù)鄰?fù)瞥?em>汽車(chē)專(zhuān)題合集，包含新能源汽車(chē)專(zhuān)題、自動(dòng)駕駛專(zhuān)題、輕量化專(zhuān)題、底盤(pán)專(zhuān)題等一系列專(zhuān)題，精心整理，便于大家的觀看。
本期為新能源汽車(chē)專(zhuān)題之電機(jī)篇，里面有優(yōu)質(zhì)文章、免費(fèi)視頻、最新文檔，快看看有沒(méi)有大家感興趣的內(nèi)容吧！
文章
1.新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)NVH仿真中的電磁力處理
主要內(nèi)容：任意定子結(jié)構(gòu)加載位置選擇、基于多個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速的電磁階次力提取、分段斜極的電磁力提取...
點(diǎn)擊鏈接查看內(nèi)容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829916
2.電機(jī)NVH分析中的空間階次！
主要內(nèi)容：基于MANATEE的階次分析、基于MANATEE的力密度的時(shí)空分布...
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3.新能源汽車(chē)NVH問(wèn)題、挑戰(zhàn)與趨勢(shì)！
主要內(nèi)容：汽車(chē)NVH基礎(chǔ)、新能源汽車(chē)NVH問(wèn)題與挑戰(zhàn)、新能源汽車(chē)NVH發(fā)展趨勢(shì)、總結(jié)...
展開(kāi) 淺談新能源汽車(chē)NVH—永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)徑向電磁力致噪聲的來(lái)龍去脈
眼下汽車(chē)新四化已成為行業(yè)共識(shí)，汽車(chē)電動(dòng)化的浪潮也越來(lái)越澎湃，電驅(qū)動(dòng)作為新能源汽車(chē)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)新能源汽車(chē)的舒適性有著很大的影響。如圖1所示，沒(méi)有了發(fā)動(dòng)機(jī)的掩蔽效應(yīng)，電驅(qū)動(dòng)和電控系統(tǒng)噪聲成為主要噪聲源，且其中高頻的特性使得聲品質(zhì)的關(guān)注度大幅上升。且隨著驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著寬調(diào)速區(qū)間、更高轉(zhuǎn)速、輕量化等方向的發(fā)展，給電機(jī)的NVH性能開(kāi)發(fā)帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)。電機(jī)的NVH涉及的知識(shí)較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對(duì)永磁同步電機(jī)徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡(jiǎn)略地介紹清楚其中的機(jī)理。
圖1.傳統(tǒng)燃油車(chē)和新能源車(chē)的NVH問(wèn)題分布
1
本文討論范圍的界定
驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲可以大致分為機(jī)械噪聲、電磁噪聲、氣動(dòng)噪聲（液冷則無(wú)），其中電磁噪聲機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，聲品質(zhì)較差，常表現(xiàn)為高頻的嘯叫，容易引起人們的不適，電磁噪聲是本文討論的范疇。
電機(jī)電磁噪聲是由電磁力引起，其中電磁力可以分為麥克斯韋力和磁致伸縮力，一般情況磁致伸縮力的噪聲貢獻(xiàn)較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機(jī)的結(jié)構(gòu)，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，進(jìn)一步帶來(lái)振動(dòng)噪聲，而徑向電磁力會(huì)導(dǎo)致定子振動(dòng)從而向結(jié)構(gòu)傳遞振動(dòng)和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導(dǎo)致的永磁同步電機(jī)定子振動(dòng)噪聲是本文討論的對(duì)象。
展開(kāi) 淺談新能源汽車(chē)NVH—永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)徑向電磁力致噪聲的來(lái)龍去脈
來(lái)源：模態(tài)空間 作者：朱碧華
眼下汽車(chē)新四化已成為行業(yè)共識(shí)，汽車(chē)電動(dòng)化的浪潮也越來(lái)越澎湃，電驅(qū)動(dòng)作為新能源汽車(chē)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)新能源汽車(chē)的舒適性有著很大的影響。如圖1所示，沒(méi)有了發(fā)動(dòng)機(jī)的掩蔽效應(yīng)，電驅(qū)動(dòng)和電控系統(tǒng)噪聲成為主要噪聲源，且其中高頻的特性使得聲品質(zhì)的關(guān)注度大幅上升。且隨著驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝著寬調(diào)速區(qū)間、更高轉(zhuǎn)速、輕量化等方向的發(fā)展，給電機(jī)的NVH性能開(kāi)發(fā)帶來(lái)了更多的挑戰(zhàn)。電機(jī)的NVH涉及的知識(shí)較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對(duì)永磁同步電機(jī)徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡(jiǎn)略地介紹清楚其中的機(jī)理。
圖1.傳統(tǒng)燃油車(chē)和新能源車(chē)的NVH問(wèn)題分布
1 本文討論范圍的界定
驅(qū)動(dòng)電機(jī)噪聲可以大致分為機(jī)械噪聲、電磁噪聲、氣動(dòng)噪聲（液冷則無(wú)），其中電磁噪聲機(jī)理相對(duì)復(fù)雜，聲品質(zhì)較差，常表現(xiàn)為高頻的嘯叫，容易引起人們的不適，電磁噪聲是本文討論的范疇。
電機(jī)電磁噪聲是由電磁力引起，其中電磁力可以分為麥克斯韋力和磁致伸縮力，一般情況磁致伸縮力的噪聲貢獻(xiàn)較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機(jī)的結(jié)構(gòu)，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，進(jìn)一步帶來(lái)振動(dòng)噪聲，而徑向電磁力會(huì)導(dǎo)致定子振動(dòng)從而向結(jié)構(gòu)傳遞振動(dòng)和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導(dǎo)致的永磁同步電機(jī)定子振動(dòng)噪聲是本文討論的對(duì)象。
展開(kāi) 
新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)NVH設(shè)計(jì)與優(yōu)化
1 引言
在追求電機(jī)更優(yōu)性能的目標(biāo)時(shí)，提高功率密度一直是電機(jī)工程師重要工作之一。電機(jī)功率密度越高，意味著電機(jī)在同等重量下發(fā)揮更大的功率和扭矩輸出。
近年來(lái)，隨著新能源車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的推廣與應(yīng)用，電機(jī)的NVH越來(lái)越受到消費(fèi)者關(guān)注，電機(jī)NVH水平逐漸成為評(píng)價(jià)一個(gè)電機(jī)性能重要指標(biāo)。研究表明，電機(jī)NVH表現(xiàn)與電機(jī)輸出功率和扭矩有直接關(guān)系。同一款電機(jī)，電機(jī)輸出功率越小，電機(jī)的NVH表現(xiàn)越好。
對(duì)于同一款電機(jī)，其動(dòng)力性與NVH表現(xiàn)越來(lái)越成為一個(gè)矛盾點(diǎn)。尋找最佳平衡點(diǎn)，使得電機(jī)綜合性能最優(yōu)，越來(lái)越成為電機(jī)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。
2 電機(jī)氣隙對(duì)電機(jī)性能和NVH的影響
為提高電機(jī)功率密度，在滿足加工精度、產(chǎn)品強(qiáng)度等設(shè)計(jì)要求的前提下，電機(jī)工程師偏向于設(shè)計(jì)更小的氣隙，。這主要是因?yàn)椋S著電機(jī)氣隙增大，帶來(lái)兩方面的影響：（1）氣隙增加，空氣磁導(dǎo)率低，磁路磁阻增大，磁力線通過(guò)能力減弱；（2）在切向結(jié)構(gòu)的永磁同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)軸側(cè)永磁體端部存在較大漏磁，氣隙長(zhǎng)度增加，漏磁也增加。以上兩方面均會(huì)帶來(lái)電機(jī)性能的下降，即電機(jī)功率密度的降低。
然而小氣隙電機(jī)帶來(lái)了更明顯的電磁噪音，這主要是因?yàn)?em>電機(jī)工作過(guò)程中，通過(guò)定、轉(zhuǎn)子間的電磁力作用，即切向的旋轉(zhuǎn)扭矩和徑向的電磁力，使得電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。定、轉(zhuǎn)子間的電磁力，主要是徑向電磁力使定子產(chǎn)生振動(dòng)而輻射噪音。通過(guò)增大氣隙，可減小氣隙磁場(chǎng)諧波分量，降低徑向力諧波，從而實(shí)現(xiàn)噪音的優(yōu)化。
因此，綜合考慮輸出能力和NVH的影響，選擇合理氣隙至關(guān)重要。本文通過(guò)有限元法，仿真分析了兩種氣隙下電機(jī)性能和NVH表現(xiàn)，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。
3 設(shè)計(jì)方案介紹
本文以某款永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)為研究對(duì)象，電機(jī)為強(qiáng)制水冷，內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速為12000rpm，電機(jī)殼體為鋁合金材料。
展開(kāi) 新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁噪聲仿真與應(yīng)用
0 前言
近年來(lái)在汽車(chē)行業(yè)，新能源汽車(chē)是一個(gè)關(guān)注度比較高的領(lǐng)域，在國(guó)家政策的支持（北京，上海，深圳等城市送牌），互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的涉足，以及傳統(tǒng)汽車(chē)廠商的發(fā)力的情況下，推出了各種各樣的新能源車(chē)，包括純電動(dòng)汽車(chē)和混動(dòng)汽車(chē)。特斯拉作為全球NO.1的新能源汽車(chē)品牌，在市場(chǎng)上已經(jīng)銷(xiāo)售多年。造車(chē)新勢(shì)力中的蔚來(lái)，樂(lè)視，華人運(yùn)通，威馬，零跑，小鵬等等，也都開(kāi)發(fā)出了各種各種的車(chē)型，有的也已經(jīng)量產(chǎn)，大街上隨處可見(jiàn)。傳統(tǒng)的造車(chē)勢(shì)力也不甘示弱，紛紛推出了滿足各種客戶需求的車(chē)型。如上汽榮威的Marvel X，ERX5，eRX5，ei6，ei5，比亞迪的王朝系列，秦，宋，唐，元等。
從銷(xiāo)售數(shù)據(jù)來(lái)看，2019年第一季度，國(guó)內(nèi)新能源車(chē)的產(chǎn)量為30.4萬(wàn)輛，銷(xiāo)量為29.9萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)了102.7%和109.7%。其中有的車(chē)型月銷(xiāo)量已經(jīng)過(guò)萬(wàn)（在汽車(chē)行業(yè)，月銷(xiāo)量過(guò)萬(wàn)標(biāo)志著是一個(gè)成功的車(chē)型）。2019年前四個(gè)月，某國(guó)產(chǎn)自主品牌新能源汽車(chē)的銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)燃油車(chē)。新能源汽車(chē)的份額呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
圖1 新能源汽車(chē)份額增長(zhǎng)趨勢(shì)
新能源車(chē)領(lǐng)域正在如火如荼的進(jìn)行著設(shè)計(jì)，研發(fā)，生產(chǎn)，銷(xiāo)售。與傳統(tǒng)的燃油車(chē)相比，在其整個(gè)產(chǎn)品生命周期里面也會(huì)帶來(lái)各種各樣的問(wèn)題。例如我們經(jīng)常提到的NVH問(wèn)題。作為汽車(chē)上主要噪聲源之一的發(fā)動(dòng)機(jī)被電機(jī)替代，主要噪聲來(lái)源和噪聲頻譜特性也發(fā)生了改變：
圖2 燃油車(chē)和電動(dòng)車(chē)噪聲頻譜圖
從頻譜圖上可以看出：
傳統(tǒng)的燃油車(chē)的噪聲問(wèn)題：
主要噪聲能量集中在2000Hz以下；
主要噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)階次相關(guān)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的2階，4階等；
存在潛在的共振問(wèn)題，在低頻下會(huì)產(chǎn)生轟鳴聲Booming。
展開(kāi) 新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁噪聲仿真與應(yīng)用
0 前言
近年來(lái)在汽車(chē)行業(yè)，新能源汽車(chē)是一個(gè)關(guān)注度比較高的領(lǐng)域，在國(guó)家政策的支持（北京，上海，深圳等城市送牌），互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的涉足，以及傳統(tǒng)汽車(chē)廠商的發(fā)力的情況下，推出了各種各樣的新能源車(chē)，包括純電動(dòng)汽車(chē)和混動(dòng)汽車(chē)。特斯拉作為全球NO.1的新能源汽車(chē)品牌，在市場(chǎng)上已經(jīng)銷(xiāo)售多年。造車(chē)新勢(shì)力中的蔚來(lái)，樂(lè)視，華人運(yùn)通，威馬，零跑，小鵬等等，也都開(kāi)發(fā)出了各種各種的車(chē)型，有的也已經(jīng)量產(chǎn)，大街上隨處可見(jiàn)。傳統(tǒng)的造車(chē)勢(shì)力也不甘示弱，紛紛推出了滿足各種客戶需求的車(chē)型。如上汽榮威系列Marvel X，ERX5，eRX5，ei6等，比亞迪的王朝系列，秦，宋，唐，元等。
從銷(xiāo)售數(shù)據(jù)來(lái)看，2019年第一季度，國(guó)內(nèi)新能源車(chē)的產(chǎn)量為30.4萬(wàn)輛，銷(xiāo)量為29.9萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)了102.7%和109.7%。其中有的車(chē)型月銷(xiāo)量已經(jīng)過(guò)萬(wàn)（在汽車(chē)行業(yè)，月銷(xiāo)量過(guò)萬(wàn)標(biāo)志著是一個(gè)成功的車(chē)型）。2019年前四個(gè)月，某國(guó)產(chǎn)自主品牌新能源汽車(chē)的銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)傳統(tǒng)燃油車(chē)。新能源汽車(chē)的份額呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。
圖1 新能源汽車(chē)份額增長(zhǎng)趨勢(shì)
新能源車(chē)領(lǐng)域正在如火如荼的進(jìn)行著設(shè)計(jì)，研發(fā)，生產(chǎn)，銷(xiāo)售。與傳統(tǒng)的燃油車(chē)相比，在其整個(gè)產(chǎn)品生命周期里面也會(huì)帶來(lái)各種各樣的問(wèn)題。例如我們經(jīng)常提到的NVH問(wèn)題。作為汽車(chē)上主要噪聲源之一的發(fā)動(dòng)機(jī)被電機(jī)替代，主要噪聲來(lái)源和噪聲頻譜特性也發(fā)生了改變：
圖2 燃油車(chē)和電動(dòng)車(chē)噪聲頻譜圖
從頻譜圖上可以看出：
傳統(tǒng)燃油車(chē)的噪聲問(wèn)題：
主要噪聲能量集中在2000Hz以下；
主要噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)階次相關(guān)，如發(fā)動(dòng)機(jī)的2階，4階等；
存在潛在的共振問(wèn)題，在低頻下會(huì)產(chǎn)生轟鳴聲Booming。
展開(kāi) ? ?在線報(bào)名｜Ansys新能源汽車(chē)電機(jī)NVH多物理域仿真方案分享
新能源汽車(chē)電機(jī)的NVH（Noise, Vibration, and Harshness，即噪聲、振動(dòng)、粗糙度）問(wèn)題是多物理場(chǎng)耦合的復(fù)雜問(wèn)題。電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，變化的電磁力不僅會(huì)影響電機(jī)NVH性能，還會(huì)對(duì)電磁性能產(chǎn)生影響。在新能源汽車(chē)電機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，將電磁性能和NVH性能作為優(yōu)化變量同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化是非常必要的。
電機(jī)NVH多物理域耦合
本次研討會(huì)將展示ANSYS的最新仿真技術(shù)，主要聚焦在以下問(wèn)題：
新能源汽車(chē)電機(jī)的NVH問(wèn)題以及Ansys集成式完整解決方案
Ansys Maxwell 電機(jī)電磁力分析
Ansys Mechanical結(jié)構(gòu)振動(dòng)及聲學(xué)分析
Ansys Sound聲品質(zhì)分析
9-12月精彩課程預(yù)告
展開(kāi) 基于Motor-CAD和MANATEE的新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)多物理域聯(lián)合仿真計(jì)算
1 前言
新能源汽車(chē)電機(jī)集成度越來(lái)越高，對(duì)電機(jī)的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度提出了更高的要求。電機(jī)的熱性能趨于極限設(shè)計(jì)，為了充分發(fā)揮電機(jī)的電磁性能必須將永磁體的利用率達(dá)到最大，因此對(duì)于電機(jī)的設(shè)計(jì)必須將電機(jī)的電磁、熱以及轉(zhuǎn)子應(yīng)力進(jìn)行耦合分析。并且目前，新能源汽車(chē)電機(jī)的噪聲問(wèn)題變得越來(lái)越突出，電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲是設(shè)計(jì)人員研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，而電磁振動(dòng)噪聲的激勵(lì)源電磁力波至關(guān)重要。
Motor-CAD軟件提供了電機(jī)的電磁、熱以及機(jī)械應(yīng)力分析平臺(tái)，可以方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行耦合分析。因此熟悉電機(jī)的電磁、熱以及機(jī)械應(yīng)力耦合分析流程至關(guān)重要，并可通過(guò)Motor-CAD實(shí)現(xiàn)，與MANATEE聯(lián)合仿真即可完成電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲計(jì)算分析。
下圖所示為Motor-CAD軟件為電機(jī)設(shè)計(jì)工程師提供的電磁、熱、機(jī)械應(yīng)力以及電磁振動(dòng)噪聲計(jì)算分析耦合方式。
電機(jī)電磁、熱、機(jī)械耦合方式
電磁性能是電機(jī)最重要的性能也是必須要實(shí)現(xiàn)的，但是電機(jī)電磁性能的實(shí)現(xiàn)，需要建立在穩(wěn)定的熱性能以及轉(zhuǎn)子機(jī)械應(yīng)力性能的基礎(chǔ)上。因此進(jìn)行電機(jī)多物理域仿真分析時(shí)必須以電機(jī)的電磁性能為主，然后校核電機(jī)熱性能以及轉(zhuǎn)子機(jī)械應(yīng)力不斷反復(fù)迭代優(yōu)化電機(jī)。在電機(jī)電磁性能設(shè)計(jì)完成后應(yīng)對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行分析評(píng)估，并給出優(yōu)化方向。Motor-CAD軟件與MANATEE軟件聯(lián)合仿真即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲計(jì)算與分析。
本文對(duì)電機(jī)的電磁性能設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)子機(jī)械應(yīng)力以及電磁振動(dòng)噪聲的詳細(xì)設(shè)計(jì)不做詳述僅對(duì)四者之間的銜接關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)介紹。
本文以一臺(tái)150kW新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)為例，分析電機(jī)的電磁、熱、機(jī)械應(yīng)力以及電磁振動(dòng)噪聲性能。
2 電磁分析
在進(jìn)行電磁分析之前，先建立電機(jī)的結(jié)構(gòu)模型、選擇并設(shè)置電機(jī)的材料屬性、定電機(jī)初始溫度并確定電機(jī)的求解條件。
展開(kāi) 網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)：新能源汽車(chē)電機(jī)、電池、電驅(qū)動(dòng)綜合仿真與最佳實(shí)踐 2017年11月15日
新能源是現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展的必然趨勢(shì)，牽引電機(jī)、動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)控制、逆變器等都是新能源汽車(chē)中重要的關(guān)鍵技術(shù)，
ANSYS無(wú)縫鏈接的多物理域仿真系統(tǒng)可以對(duì)新能源汽車(chē)的“三電”關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)全面的仿真設(shè)計(jì)。本專(zhuān)題將針對(duì)電機(jī)、電
池和電驅(qū)動(dòng)的仿真方法和流程，并結(jié)合最佳實(shí)踐案例進(jìn)行詳細(xì)剖析。
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展開(kāi) 淺析新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)
5.2 永磁化
采用矢量控制的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以便實(shí)現(xiàn)更加寬廣的調(diào)速范圍。永磁電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩密度和功率密度高、比功率較大、效率高、功率因數(shù)高、可靠性高和便于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。永磁化將成為電機(jī)發(fā)展的重要方向之一。
5.3 數(shù)字化
最大程度的使用軟件來(lái)代替硬件部分，實(shí)現(xiàn)通訊、診斷、保護(hù)、監(jiān)控等功能，控制系統(tǒng)數(shù)字化是電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
6 國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)水平
整體來(lái)看，我國(guó)驅(qū)動(dòng)電機(jī)取得較大進(jìn)展，已經(jīng)自主開(kāi)發(fā)出滿足各類(lèi)新能源汽車(chē)需求的產(chǎn)品，部分主要性能指標(biāo)已達(dá)到相同功率等級(jí)的國(guó)際先進(jìn)水平。但是在峰值轉(zhuǎn)速、功率密度及效率方面與國(guó)外仍存在一定的差距
表2 國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)的永磁同步電機(jī)參數(shù)比較
在技術(shù)指標(biāo)方面，國(guó)內(nèi)電機(jī)與國(guó)外電機(jī)相比尚存在以下幾方面的差距：
① 峰值轉(zhuǎn)速
峰值轉(zhuǎn)速是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要指標(biāo)，也是目前國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)較之國(guó)外電機(jī)差距最為明顯的指標(biāo)。國(guó)內(nèi)絕大部分永磁同步電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速在 10000 rpm 以下，而國(guó)外基本在10000 rpm 以上。
② 功率密度
雖然國(guó)內(nèi)電機(jī)在功率方面基本能夠達(dá)到國(guó)際水平，但是在同功率條件下存在重量劣勢(shì)，因此功率密度較之國(guó)際水平存在較大差距。目前，國(guó)內(nèi)的永磁同步電機(jī)功率密度多處于 1～2 kw/kg 區(qū)間內(nèi)，與 2020 年 3.5 kw/kg 的目標(biāo)值存在較大差距。
③ 效率
在電機(jī)效率方面，國(guó)內(nèi)電機(jī)的最高效率均達(dá)到 94%～96%，已達(dá)到西門(mén)子、Remy 等企業(yè)的水平。但是在高效區(qū)面積方面，如系統(tǒng)效率大于 80% 的區(qū)域占比方面尚存在一定差距。我國(guó)電機(jī)的高效區(qū)面積占比集中在 70%～75%，而國(guó)外電機(jī)基本達(dá)到 80%。
④ 冷卻方式
電機(jī)的冷卻方式已經(jīng)從自然冷卻逐步發(fā)展為水冷，目前國(guó)內(nèi)電機(jī)企業(yè)采用水冷為主，國(guó)外先進(jìn)的電機(jī)企業(yè)已經(jīng)發(fā)展到油冷電機(jī)。
展開(kāi) 
新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)
傳統(tǒng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，而今天說(shuō)的新能源汽車(chē)，具體到產(chǎn)品層面，就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其上位概念是機(jī)動(dòng)汽車(chē)。機(jī)動(dòng)汽車(chē)是相對(duì)人力（蓄力）車(chē)輛而言的概念。目前已經(jīng)是電動(dòng)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛主要有無(wú)軌電車(chē)和有軌電車(chē)。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力的傳統(tǒng)汽車(chē)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)發(fā)展是一大趨勢(shì)。目前發(fā)展趨勢(shì)有五個(gè)基本特征：“電動(dòng)化、輕量化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”，即“五化”。或者說(shuō)，汽車(chē)未來(lái)發(fā)展是一個(gè)“5維”空間。
一、汽車(chē)“5維”空間的基本內(nèi)容
(a)電動(dòng)化是“5維”空間的第一維，是最基礎(chǔ)的。大力發(fā)展電動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)（EV）、插電混動(dòng)（PHEV）、混動(dòng)（HEV）、燃料電池（FCV）汽車(chē)的并行發(fā)展；
(b)提高動(dòng)力電池比能是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，要求整車(chē)輕量化是必然的。主要工作有：加快新材料、新工藝的應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)高性能鋁合金、鎂合金等材料的應(yīng)用和碳纖維車(chē)身一體化的設(shè)計(jì)，是當(dāng)下十分重要的工作；
(c)智能化和網(wǎng)聯(lián)化，整車(chē)在端、管、云模塊發(fā)力。打造支持綜合業(yè)務(wù)、個(gè)性化定制的5G核心業(yè)務(wù)+開(kāi)放式車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)，才能追趕上汽車(chē)發(fā)展潮流；
(d)共享化,整車(chē)企業(yè)圍繞研發(fā)、生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)以及服務(wù)四方面展開(kāi)數(shù)字共享技術(shù)的全面研發(fā)，以支持后續(xù)的出行服務(wù)，適宜汽車(chē)轉(zhuǎn)型的要求。
二、電動(dòng)化基本點(diǎn)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用
汽車(chē)是載客（運(yùn)貨）的移動(dòng)工具之一。電氣化火車(chē)的驅(qū)動(dòng)已經(jīng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)了。過(guò)去有一個(gè)流行的說(shuō)法，“要想火車(chē)跑得快，全靠車(chē)頭帶”，而今天高速火車(chē)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)400公里/小時(shí)，卻沒(méi)有“火車(chē)頭”一說(shuō)了。為什么？現(xiàn)在高速火車(chē)在每一節(jié)車(chē)廂下面，都安裝了驅(qū)動(dòng)電機(jī)。即使速度比較低的地鐵和輕軌，也是電機(jī)驅(qū)動(dòng)了。無(wú)軌電車(chē)不是汽車(chē)，但是底盤(pán)結(jié)構(gòu)與汽車(chē)最為接近的機(jī)動(dòng)車(chē)，車(chē)輪是通用的，道路也是公用的，無(wú)軌電車(chē)也是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
載客（運(yùn)貨）移動(dòng)工具要實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不僅是夢(mèng)想，也是汽車(chē)驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展的基本趨勢(shì)。
展開(kāi) 新能源電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)NVH特征及控制策略
新能源電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)NVH特征及控制策略
實(shí)例研究：新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)（轉(zhuǎn)自旺材電機(jī)與電控）
傳統(tǒng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，而今天說(shuō)的新能源汽車(chē)，具體到產(chǎn)品層面，就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，其上位概念是機(jī)動(dòng)汽車(chē)。機(jī)動(dòng)汽車(chē)是相對(duì)人力（蓄力）車(chē)輛而言的概念。目前已經(jīng)是電動(dòng)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛主要有無(wú)軌電車(chē)和有軌電車(chē)。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力的傳統(tǒng)汽車(chē)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)發(fā)展是一大趨勢(shì)。目前發(fā)展趨勢(shì)有五個(gè)基本特征：“電動(dòng)化、輕量化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化”，即“五化”。或者說(shuō)，汽車(chē)未來(lái)發(fā)展是一個(gè)“5維”空間。
一、汽車(chē)“5維”空間的基本內(nèi)容
(a)電動(dòng)化是“5維”空間的第一維，是最基礎(chǔ)的。大力發(fā)展電動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)（EV）、插電混動(dòng)（PHEV）、混動(dòng)（HEV）、燃料電池（FCV）汽車(chē)的并行發(fā)展；
(b)提高動(dòng)力電池比能是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，要求整車(chē)輕量化是必然的。主要工作有：加快新材料、新工藝的應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)高性能鋁合金、鎂合金等材料的應(yīng)用和碳纖維車(chē)身一體化的設(shè)計(jì)，是當(dāng)下十分重要的工作；
(c)智能化和網(wǎng)聯(lián)化，整車(chē)在端、管、云模塊發(fā)力。打造支持綜合業(yè)務(wù)、個(gè)性化定制的5G核心業(yè)務(wù)+開(kāi)放式車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)系統(tǒng)，才能追趕上汽車(chē)發(fā)展潮流；
(d)共享化,整車(chē)企業(yè)圍繞研發(fā)、生產(chǎn)、營(yíng)銷(xiāo)以及服務(wù)四方面展開(kāi)數(shù)字共享技術(shù)的全面研發(fā)，以支持后續(xù)的出行服務(wù)，適宜汽車(chē)轉(zhuǎn)型的要求。
二、電動(dòng)化基本點(diǎn)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用
汽車(chē)是載客（運(yùn)貨）的移動(dòng)工具之一。電氣化火車(chē)的驅(qū)動(dòng)已經(jīng)是電機(jī)驅(qū)動(dòng)了。過(guò)去有一個(gè)流行的說(shuō)法，“要想火車(chē)跑得快，全靠車(chē)頭帶”，而今天高速火車(chē)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)400公里/小時(shí)，卻沒(méi)有“火車(chē)頭”一說(shuō)了。為什么？現(xiàn)在高速火車(chē)在每一節(jié)車(chē)廂下面，都安裝了驅(qū)動(dòng)電機(jī)。即使速度比較低的地鐵和輕軌，也是電機(jī)驅(qū)動(dòng)了。無(wú)軌電車(chē)不是汽車(chē)，但是底盤(pán)結(jié)構(gòu)與汽車(chē)最為接近的機(jī)動(dòng)車(chē)，車(chē)輪是通用的，道路也是公用的，無(wú)軌電車(chē)也是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
展開(kāi) 新能源電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器結(jié)構(gòu)與功能
一、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器概述
電機(jī)控制器，控制動(dòng)力電源與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間能量傳輸?shù)难b置，由控制信號(hào)接口電路、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制電路和驅(qū)動(dòng)電路組成。
圖1 某車(chē)型三合一集成式電機(jī)控制器
在電動(dòng)車(chē)輛中，電機(jī)控制器的功能是根據(jù)檔位、油門(mén)、剎車(chē)等指令，將動(dòng)力蓄電池所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的電能，來(lái)控制電動(dòng)車(chē)輛的啟動(dòng)運(yùn)行、進(jìn)退速度、爬坡力度等行駛狀態(tài)，或者將幫助電動(dòng)車(chē)輛剎車(chē)，并將部分剎車(chē)能量存儲(chǔ)到動(dòng)力蓄電池中。
它是電動(dòng)車(chē)輛的關(guān)鍵零部件之一。
電機(jī)控制器的基本功能可分為兩個(gè)部分
二、電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的基本結(jié)構(gòu)
電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器基本結(jié)構(gòu)可分為：殼體、高低壓連接器、電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
電氣功率元件主要為IGBT集成功率模塊，是電氣控制器關(guān)鍵零部件。
下圖為IGBT集成功率模塊。
通過(guò)電子控制元件與電氣控制元件對(duì)IGBT集成功率模塊的控制，輸出可控的三相正弦交流電流，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。
如圖為 IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖。
IGBT集成功率模塊原理簡(jiǎn)圖
1. 殼體與連接器
電機(jī)控制器的殼體的主要用于固定各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件及連接器，并提供密閉的防塵防水（IP67）空間保護(hù)各電子控制元件、電氣控制元件、電氣功率元件。
由于車(chē)用電機(jī)控制器IGBT集成功率模塊輸出功率高，溫升快。
殼體提供相應(yīng)冷卻水路從整車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)引入冷卻液以冷卻IGBT集成功率模塊。
如圖所示為電機(jī)控制器殼體。
連接器安裝于殼體外部，可分為高壓連接器與低壓連接器。
如下圖所示為高低壓連接器。
高壓連接器主要用于與外部電能的傳輸?shù)膶?duì)接。
低壓連接器主要用于12V電源的供應(yīng)、與其他控制器通訊。
2.
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