永磁同步電機(jī)NVH的案例
車用永磁同步電機(jī)NVH 性能的優(yōu)化
車用永磁同步電機(jī)NVH 性能的優(yōu)化
摘 要：從電機(jī)噪聲的分類、產(chǎn)生機(jī)理、優(yōu)化措施三方面分析了永磁同步電機(jī)的NVH 性能，希望能對電動汽車企業(yè)排查整改電機(jī)NVH 問題起到一定的指導(dǎo)作用
由于永磁同步電機(jī)（后文簡稱為“電機(jī)”）具有體積小、質(zhì)量輕、效率高、功率因數(shù)高、起動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，目前已在電動汽車行業(yè)獲得最廣泛地應(yīng)用。故本文著重對永磁同步電機(jī)的NVH 性能優(yōu)化進(jìn)行分析。
1 電機(jī)噪聲的分類
由于電動汽車沒有了發(fā)動機(jī)的掩蔽效應(yīng)，電驅(qū)動（驅(qū)動電機(jī)+減速器）系統(tǒng)噪聲成為主要噪聲源，其中驅(qū)動電機(jī)的高頻特性使得人們對聲品質(zhì)的關(guān)注度大幅上升。且隨著驅(qū)動電機(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 性能開發(fā)帶來了更多的挑戰(zhàn)。
電機(jī)噪聲主要分為三大類，即：電磁噪聲、機(jī)械噪聲、空氣動力噪聲。
展開 永磁同步電機(jī)、NVH、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、幾何參數(shù)化建模...
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永磁同步電機(jī)力波和NVH分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討
時間：7月21日19:30
內(nèi)容簡介：
1.概述
2.電磁力諧波原理分析
3.電磁力空間和時間諧波分析
4.電磁場力波的仿真結(jié)果分析
電磁力瀑布圖
電磁力波二維傅里葉分解的時空特性柱狀圖
5.一款永磁同步電機(jī)NVH仿真分析
加速度Campbell圖
12000rpm的振型
空間4階數(shù)的加速度和電磁力雷達(dá)圖
6.針對NVH的電磁力波結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法探討
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展開 電機(jī)振動噪聲建模分析：基于Motor-CAD的永磁同步電機(jī)E-NVH仿真分析（單一工況點(diǎn)噪聲）
目前，新能源汽車電機(jī)的噪聲問題變得越來越突出，電機(jī)的電磁振動噪聲是設(shè)計(jì)人員研究的熱點(diǎn)問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關(guān)重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機(jī)進(jìn)行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機(jī)的E-NVH分析提供理論依據(jù)，并為永磁同步電機(jī)的E-NVH提供優(yōu)化途徑。
Motor-CAD是全球領(lǐng)先的新能源汽車電機(jī)選型分析及設(shè)計(jì)軟件，用于新能源汽車電機(jī)的選型匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)，競品分析，拆解分析等。開發(fā)至今，已被全球主要的整車生產(chǎn)企業(yè)、電機(jī)生產(chǎn)商、科研機(jī)構(gòu)及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設(shè)計(jì)階段高效地對電機(jī)進(jìn)行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機(jī)械模塊（Mechanical）和虛擬實(shí)驗(yàn)室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內(nèi)精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
本例以一臺48S8P永磁同步電機(jī)為例，對電機(jī)的電磁噪聲進(jìn)行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機(jī)E-NVH進(jìn)行仿真分析，為后續(xù)的降噪方案提供思路。下圖所示電機(jī)的Motor-CAD模型圖，內(nèi)置式永磁同步電機(jī)，具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置在此不再贅述。
展開 基于Motor-CAD的永磁同步電機(jī)變速工況E-NVH仿真分析
1 前言
目前，新源汽車電機(jī)的噪聲問題變得越來越突出，電機(jī)的電磁振動噪聲是設(shè)計(jì)人員研究的熱點(diǎn)問題，而電磁振動噪聲的激勵源電磁力波至關(guān)重要。本文基于Motor-CAD對永磁同步電機(jī)進(jìn)行電磁振動噪聲（E-NVH）仿真分析，為永磁同步電機(jī)的E-NVH分析提供理論依據(jù)，并為永磁同步電機(jī)的E-NVH提供優(yōu)化途徑。
Motor-CAD是全球領(lǐng)先的新能源汽車電機(jī)選型分析及設(shè)計(jì)軟件，用于新能源汽車電機(jī)的選型匹配，優(yōu)化設(shè)計(jì)，競品分析，拆解分析等。開發(fā)至今，已被全球主要的整車生產(chǎn)企業(yè)、電機(jī)生產(chǎn)商、科研機(jī)構(gòu)及高校等廣泛使用。
Motor-CAD集成化軟件包，可在選型、設(shè)計(jì)階段高效地對電機(jī)進(jìn)行電磁和熱性能測試；軟件包括：電磁（EMag）、熱（Therm）、機(jī)械模塊（Mechanical）和虛擬實(shí)驗(yàn)室（Lab）四個模塊，可在幾分鐘內(nèi)精確評估電磁、熱和電磁振動噪聲特性。
2 基于Motor-CAD的E-NVH仿真分析
2.1 Motor-CAD 軟件中的電機(jī)模型
本例以一臺48S8P永磁同步電機(jī)為例，對電機(jī)的電磁噪聲進(jìn)行仿真分析。通過Motor-CAD中的Mechanical模塊對電機(jī)E-NVH進(jìn)行仿真分析，為后續(xù)的降噪方案提供思路。表1所示為電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。
展開 
淺談新能源汽車NVH—永磁同步驅(qū)動電機(jī)徑向電磁力致噪聲的來龍去脈
且隨著驅(qū)動電機(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性能開發(fā)帶來了更多的挑戰(zhàn)。電機(jī)的NVH涉及的知識較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對永磁同步電機(jī)徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡略地介紹清楚其中的機(jī)理。
圖1.傳統(tǒng)燃油車和新能源車的NVH問題分布
1
本文討論范圍的界定
驅(qū)動電機(jī)噪聲可以大致分為機(jī)械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機(jī)理相對復(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，切向電磁力一般會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動，進(jìn)一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導(dǎo)致定子振動從而向結(jié)構(gòu)傳遞振動和向空氣輻射噪聲，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)定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 淺談新能源汽車NVH—永磁同步驅(qū)動電機(jī)徑向電磁力致噪聲的來龍去脈
且隨著驅(qū)動電機(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性能開發(fā)帶來了更多的挑戰(zhàn)。電機(jī)的NVH涉及的知識較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對永磁同步電機(jī)徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡略地介紹清楚其中的機(jī)理。
圖1.傳統(tǒng)燃油車和新能源車的NVH問題分布
1 本文討論范圍的界定
驅(qū)動電機(jī)噪聲可以大致分為機(jī)械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機(jī)理相對復(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，切向電磁力一般會導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動，進(jìn)一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導(dǎo)致定子振動從而向結(jié)構(gòu)傳遞振動和向空氣輻射噪聲，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)定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 【討論】永磁同步電機(jī)相對于永磁直流電機(jī)好在哪，為什么現(xiàn)在的電動汽車都采用同步電機(jī)？
永磁同步電機(jī)是定子勵磁，不需要碳刷。而且控制自由度更高，同時控制相位和電壓，啟動性能很好。反過來傳統(tǒng)直流永磁電機(jī)是轉(zhuǎn)子勵磁，需要碳刷給轉(zhuǎn)子供電。而且控制只能控制電壓，適應(yīng)性差。
關(guān)于永磁同步電機(jī)的10個知識 附永磁同步電機(jī)三個關(guān)聯(lián)參數(shù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt、反電勢系數(shù)Ke、磁鏈Phi之間
采用永磁同步電機(jī)因其自身結(jié)構(gòu)緊湊，功能齊全，集曳引電機(jī)、曳引輪、電磁制動器、光電編碼器于一身，易于安裝，便于使用，使得其在行業(yè)內(nèi)近十年來大展身手、普遍開來。特別是在無機(jī)房電梯的開發(fā)應(yīng)用中，將永磁同步曳引電機(jī)安裝在電梯的井道里，既節(jié)約了機(jī)房的建造成本，又美化了建筑物外觀。當(dāng)電梯負(fù)載變化時，永磁同步電機(jī)通過調(diào)節(jié)夾角來適應(yīng)，其響應(yīng)速度很快。
為了使電梯有良好的起、制動舒適性和平層準(zhǔn)確度，在系統(tǒng)中加入了準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子位置裝置和電壓電流檢測裝置，隨時確定電機(jī)磁場的大小、方向。位置檢測裝置采用轉(zhuǎn)子位置傳感器（光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器等）。轎廂負(fù)載檢測裝置可采用位置型、壓力型等多種形式，對電梯負(fù)載進(jìn)行預(yù)先測量并計(jì)算，給出恰當(dāng)方向和大小的力矩，可輸出開關(guān)量、模擬量（電壓）和頻率量（高頻抗干擾性強(qiáng)，能遠(yuǎn)距離傳送）等。
永磁同步電機(jī)，準(zhǔn)確的講，應(yīng)該叫異步起動同步運(yùn)轉(zhuǎn)的永磁電機(jī)。這種電機(jī)，使用中可以同尺寸代替原來的Y,Y2,Y3等電機(jī)。減少了更換過程的麻煩。與普通電機(jī)相比，永磁電機(jī)有其自己的特點(diǎn)：
1、轉(zhuǎn)速恒定，為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速較普通電機(jī)稍高，比如普通電機(jī)4極轉(zhuǎn)速為1400n/min多轉(zhuǎn)，永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速就是1500n/min，丟轉(zhuǎn)少。
2、功率因數(shù)高。永磁電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定子磁場轉(zhuǎn)速一致，轉(zhuǎn)子磁極采用永磁磁鋼，沒有電流，定子上感應(yīng)電流減小，因此功率因數(shù)高。可以通過合理的設(shè)計(jì)，可使其工作在滯后功率因數(shù)、單位功率因數(shù)和超前功率因數(shù)。一般滯后功率因數(shù)都可以達(dá)到和超過0.95，大量使用永磁電機(jī)，可以省去無功功率補(bǔ)償器等設(shè)備。
3、效率高，特別是運(yùn)行效率高。永磁電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于轉(zhuǎn)子磁極采用永磁體--釹鐵硼磁鋼，靠永磁體的磁場就可以保證電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子也就沒有繞組損耗。轉(zhuǎn)子鐵耗也沒有，因此效率較普通電機(jī)高的多。
展開 交流異步電機(jī)與永磁同步電機(jī)有何區(qū)別？
在提及純電動汽車的動力系統(tǒng)時，我們經(jīng)常會聽到永磁同步電機(jī)或者交流異步電機(jī)的說法，并且前者出現(xiàn)的頻率更高。那么，搭載了這兩種不同技術(shù)的電機(jī)到底有什么區(qū)別，又分別擁有哪些優(yōu)缺點(diǎn)呢？
目前，市面上的純電動汽車的電機(jī)種類共有四種。直流電機(jī)由于其存在諸多缺點(diǎn)已逐漸被淘汰；開關(guān)磁阻電機(jī)由于其擁有較高的轉(zhuǎn)矩脈動，導(dǎo)致振動和噪聲都很大，所以只有在商用車領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。因此，永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)成為了大多數(shù)乘用車所采用的電機(jī)形式。
首先，我們先來了解一下純電動汽車的工作原理：電池通過控制系統(tǒng)向電機(jī)供電,在電機(jī)中將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動力并傳給系統(tǒng),然后傳送給驅(qū)動車輪并使車輪轉(zhuǎn)動,最后通過與地面間的相互作用產(chǎn)生使汽車行駛的牽引力。
了解完工作原理后我們直接進(jìn)入今天的主題，同步電機(jī)與異步電機(jī)的最大區(qū)別就在于兩者的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場速度是否與定子旋轉(zhuǎn)的磁場速度一致，如果一致就叫做同步電機(jī)，如果不一致就叫做異步電機(jī)，具體到性能參數(shù)以及應(yīng)用，兩者有很大的區(qū)別。
永磁同步電機(jī)
永磁同步電機(jī)是由永磁體勵磁產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場的同步電機(jī)，永磁體作為轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，三相定子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場作用下通過電樞反應(yīng)，感應(yīng)三相對稱電流。
永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場（永磁體），定子旋轉(zhuǎn)磁場“拖著”轉(zhuǎn)子磁場（轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)動，因此轉(zhuǎn)子的速度一定等于定子的同步速，所以叫做“同步電機(jī)”。定子線圈的磁場會因?yàn)閿嚯姸В寝D(zhuǎn)子卻是磁性很強(qiáng)的永磁體，磁場并不會消失，因此稱之為——永磁（雖然隨著時間的流逝磁場會逐漸消失，但是速度也是很慢的）。
永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過控制電機(jī)的定子繞組輸入電流頻率，電動汽車的車速將最終被控制。
展開 電機(jī)設(shè)計(jì)及電機(jī)仿真APP系列之——高速永磁同步電機(jī)仿真APP介紹
電機(jī)的各種工作狀態(tài)和參數(shù)變化。用戶可通過調(diào)整仿真參數(shù)，快速得到電機(jī)的響應(yīng)和性能參數(shù)，從而進(jìn)行針對性的優(yōu)化和改進(jìn)。借助仿真APP，可大大減少電機(jī)設(shè)計(jì)迭代次數(shù)和成本，提高測試效率和準(zhǔn)確性。
對了，此APP非彼APP，不用下載安裝，直接瀏覽器（手機(jī)也可以）打開，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)（定轉(zhuǎn)子、定子槽尺寸等）就可以在線云端計(jì)算，非常方便哦。如果不符合要求，還可以個性化定制，資深電機(jī)設(shè)計(jì)仿真工程師幫你搞定。
小編整理了10款不同類型的電機(jī)仿真APP，介紹給大家，請查看：https://www.yqgqt.org.cn/post/1953876
下面給大家介紹一款好用的“高速永磁同步電機(jī)仿真APP”。
高速永磁同步電機(jī)作為一種先進(jìn)的電機(jī)技術(shù)，它具有高轉(zhuǎn)速、高效率、高功率密度等顯著特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、新能源汽車、航空航天、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的不斷增加，其性能將不斷優(yōu)化和提升，為各行各業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
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參數(shù)設(shè)置
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展開 為啥比亞迪用永磁同步電機(jī)，特斯拉和寶馬卻喜歡交流異步電機(jī)？
前面說了電刷會磨損甚至起火花，所以現(xiàn)在大多數(shù)汽車用的都是無刷電機(jī)，我們本次討論的永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)都是無刷電機(jī)，下面終于進(jìn)入正題，給大家講講這兩者的區(qū)別：
同步和異步指的是什么？
指的是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定子產(chǎn)生的磁場的速度是否一樣。要完全理解這個問題，我們需要理解這兩種電機(jī)的原理。
我們先看永磁同步電機(jī)：
需要注意的是，永磁同步電機(jī)和我們上面舉例用的課本上的電機(jī)不一樣，它的線圈是作為定子，永磁體是充當(dāng)轉(zhuǎn)子的，跟課本上的正好相反。
先說這個永磁體，現(xiàn)在多數(shù)是用釹鐵硼材料制作，這種材料被稱為“永磁王”，是目前磁性最高的永磁材料。而獲得這種材料需要一種稀有物品——稀土。
展開 
【討論】電動汽車為什么有的使用交流感應(yīng)電機(jī)而不是永磁同步電機(jī)？
特斯拉、蔚來都采用了感應(yīng)電機(jī)而不是同步電機(jī)，除此之外有哪些采用永磁同步電機(jī)的？同步電機(jī)相對感應(yīng)電機(jī)應(yīng)該功率密度更大、效率更高，應(yīng)該是有優(yōu)勢的。采用感應(yīng)電機(jī)是因?yàn)閾?dān)心永磁體磁場強(qiáng)度容易衰退？高溫、震動會導(dǎo)致退磁？
永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真 附電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真下載
之前的幾篇已經(jīng)討論了永磁同步電機(jī)、逆變器、旋轉(zhuǎn)變壓器和許多與實(shí)時仿真相關(guān)的話題；至此，所有關(guān)于永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)中的被控對象模型就都已經(jīng)討論完畢了。下面就開始討論控制器模型。
關(guān)于整個系統(tǒng)文章的內(nèi)容請參考第一篇文章：
永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真系列文章——永磁同步電機(jī)模型（1）
這一篇主要討論多速率仿真、同步和異步、永磁同步電機(jī)控制器模型概述。
多速率仿真
通常情況下，在Simulink環(huán)境下搭建的電力電子控制系統(tǒng)的仿真模型，都是多速率的仿真模型。
永磁同步電機(jī)基本原理
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三相永磁同步電機(jī)故障診斷與分析
永磁同步電機(jī)作為一種高性能的交流電機(jī)，因其具有體積小，可靠性高，功率因數(shù)和功率密度高高，效率高等優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電機(jī)的運(yùn)行范圍很寬，可以在其額定功率數(shù)值25%-120%的范圍內(nèi)保持很高的運(yùn)行效率，完全能夠適應(yīng)負(fù)載變化比較大的場合。因此，永磁同步電機(jī)的發(fā)展和推廣使用，將能夠極大滿足當(dāng)今社會工業(yè)對高效電機(jī)的需求。但與此同時，電機(jī)作為一個能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電能量之間轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，它的結(jié)構(gòu)是由定子，轉(zhuǎn)子，和軸承等電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)組成，其總體結(jié)構(gòu)較為簡單。但電機(jī)工作時，具有復(fù)雜的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程，在長期運(yùn)行中，受供電情況、負(fù)載工況和運(yùn)行環(huán)境的影響，某些部件會逐漸失效，損壞。電機(jī)的工作原理都是基于電磁理論，主要由電路（繞組）和磁路（鐵芯）兩大部分組成，其主要故障類型有繞組斷線、繞組過熱、匝間短路、絕緣老化、鐵芯變形及電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心等，永磁同步電機(jī)因其轉(zhuǎn)子上還裝設(shè)有永磁體，還可能發(fā)生永磁體的不可逆退磁故障，總體來說，電機(jī)故障種類繁多，原因復(fù)雜。電機(jī)集電氣與機(jī)械部件于一體，加之處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，故障征兆呈多樣性，既有電氣故障特性，又有機(jī)械故障特性；既有電氣量（電壓、頻率、電流、功率等），也有非電氣量（熱、聲、光、氣、輻射、振動等)。
本文主要對一臺功率為llkW面貼式三相永磁同步電機(jī)進(jìn)行分析，分別仿真分析其發(fā)生定子繞組斷線故障、定子繞組匝間短路故障、電機(jī)轉(zhuǎn)子靜偏心與動偏心，以及永磁體的不可逆退磁故障。通過對故障工況有限元分析結(jié)果的后處理，總結(jié)出了故障特征信息和相關(guān)的故障程度評價指標(biāo)，為提出如何實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)的可靠運(yùn)行、建立電機(jī)的實(shí)時故障診斷系統(tǒng)等方面的內(nèi)容提供了一定的依據(jù)。
2 電機(jī)的有限元分析模型
將RMxprt模塊中建立的電機(jī)模型導(dǎo)入Maxwell 2D中進(jìn)行有限元仿真計(jì)算。
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