電磁驅動技術的案例
新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
該部分載荷隨時間/空間分布不同，可以通過西門子的電磁分析工具Simcenter Magnet來獲取，如下圖所示。
圖6 Simcenter Magnet電磁分析
Simcenter3D仿真平臺支持InfolyticaMagnet輸出的unv格式的電磁網格和電磁力，同時也兼容其他主流電磁分析工具輸出的unv格式的電磁網格和電磁力。通常情況下，為了節省電磁有限元分析所需要的時間，在建立電磁分析模型的時候，會采用2D或者對稱模型。Simcenter3D支持2D電磁網格和電磁力的導入，并且提供了由2D擴展到3D的工具，通過該工具可以得到三維電磁網格和三維電磁力。另外電磁網格和結構網格往往都是不一致的，Simcenter3D同樣提供了相應的無損映射算法（Conservative ForceMapping），將電磁載荷由電磁網格映射到網格不一致的結構網格上，并且保證映射的精度。內置的FFT轉化功能，可以將時域信號轉化成頻域信號，并提供完整的信號處理方法（包含樣本采樣、窗函數過濾等）。
另外針對電機行業用戶的需求，我們的資深技術支持Noah還專門開發了相應的程序可以快速的幫助客戶將電磁力從二維擴展到三維，并且做FFT轉換，可以將多轉速的二維電磁力直接轉換成Order Cut形式，從而可以實現在Simcenter3D中直接加載Order Cut形式的電磁力，得到電機加速工況下各Order Cut的振動，輻射噪聲結果。
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圖5 Simcenter Magnet電磁分析
Simcenter3D仿真平臺支持Infolytica Magnet輸出的unv格式的電磁網格和電磁力，同時也兼容其他主流電磁分析工具輸出的unv格式的電磁網格和電磁力。通常情況下，為了節省電磁有限元分析所需要的時間，在建立電磁分析模型的時候，會采用2D或者對稱模型。Simcenter3D支持2D電磁網格和電磁力的導入，并且提供了由2D擴展到3D的工具，通過該工具可以得到三維電磁網格和三維電磁力。另外電磁網格和結構網格往往都是不一致的，Simcenter3D同樣提供了相應的無損映射算法（Conservative Force Mapping），將電磁載荷由電磁網格映射到網格不一致的結構網格上，并且保證映射的精度。內置的FFT轉化功能，可以將時域信號轉化成頻域信號，并提供完整的信號處理方法（包含樣本采樣、窗函數過濾等）。
另外針對電機行業用戶的需求，我們的資深技術支持Noah還專門開發了相應的程序可以快速的幫助客戶將電磁力從二維擴展到三維，并且做FFT轉換，可以將多轉速的二維電磁力直接轉換成Order Cut形式，從而可以實現在Simcenter3D中直接加載Order Cut形式的電磁力，得到電機加速工況下各Order Cut的振動，輻射噪聲結果。
2、Simcenter3D Correlation&Update 電機結構動力學建模及有限元模型修正
電機結構動力學建模是也存在一些的不確定性會影響最終建立的電機結構有限元模型，例如：
定子鐵芯中的硅鋼片是各向異性材料，而且為了減少鐵芯中由交變磁勢引起的渦流和磁滯損耗，鐵芯材料通常選用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。硅鋼片的各向異性材料參數的準確性影響著最終的模態結果。
定子繞組的等效。
展開 Maxwell電動汽車的驅動電機電磁方案分析
利用Toolkit工具只需要進行簡單的設置即可得到電機的效率Map圖、轉矩Map圖和LdLqMap圖等
效率圖
T-N圖
LqLd圖
電壓圖
來源：CAE技術資訊
新能源汽車驅動電機NVH仿真中的電磁力處理
電機NVH是一個多物理場耦合的問題，其中涉及到的電磁、機構運動、熱流等領域，對應仿真也需要采用多個不同領域的求解器聯合求解。目前，對于由于電磁載荷引起的電機噪聲仿真一般采取先進行電磁仿真提取電磁力，然后將提取的電磁力加載到結構有限元模型上進行結構振動噪聲仿真的流程。
電磁仿真需要采用考慮運動的時域求解器，因此往往采用2D模型提高仿真分析效率。結構有限元模型往往為三維網格，求解采用頻域算法。電磁仿真的模型和結構仿真模型是兩套不同的模型網格。如何快速高效的建立電磁仿真和結構振動噪聲仿真模型之間的數據傳遞是目前大多數電機NVH仿真工程師所關心的。西門子Simcenter 3D技術團隊針對這個問題，開發了針對性的程序，可以快速方便的解決從電磁仿真到振動噪聲仿真之間電磁力處理的問題。程序功能主要應用可以概況為以下幾點：
1. 任意定子結構加載位置選擇
為了實現低噪音設計，在電機結構設計中定子齒的齒頂往往不再是圓弧形。出現了平齒、內凹、外凸等多種形狀。針對這些新的結構型式，如何能夠快速高效的提取齒頂的載荷？
在我們的程序中，只需要設置關注的區域范圍，軟件會基于實際的2D電磁網格及電磁力自動提取齒頂的電磁力，并將2D的電磁仿真計算出的電磁力拉伸為用于有限元網格加載的電磁力。通過該程序，我們可以實現：
精確考慮外凸和內凹齒面效果
精確切向力引起定子齒變形
減小電磁力文件大小
2. 基于多個穩態轉速的電磁階次力提取
在計算電機加速噪聲時的電機轉速是變化的，在電磁仿真時的工況為恒定轉速工況。電機實際的振動噪聲問題往往體現為階次的特征，所以采用階次計算的方式計算振動噪聲可以更好的對電機振動噪聲進行分析。
展開 
DARPA投資探索電磁驅動引擎：想取代化學燃料
在之前發表的論文中，McCulloch借助自己的量化慣性理論來解答星系旋轉（完全撇開了暗物質）以及電磁驅動引擎所以產生的推力。電磁驅動引擎就是美國宇航局嘗試研發的一種對化學燃料需求較少的火箭引擎。據電磁驅動引擎的發明者稱，這種引擎會從一個不規則形狀容器的一端向另外一端發射微波，借助產生的不同輻射壓獲得推力。然而今年年初也有一項研究質疑這種設計是否會有效果。
McCulloch稱：“我認為電磁驅動引擎就是慣性量化的一種表現。不同的實驗設置或許能夠產生更加強大的推力。”DARPA的撥款在用于進行實驗之前，它將用于更多的理論研究。McCulloch稱：“這些錢首先能夠讓我雇傭一位博士后。”借助博士后研究人員的幫助，McCulloch計劃繼續完善自己的量化慣性理論。他計劃嘗試打造一種數字模型，讓這一理論完全具備可預測性。
在經過18個月的理論完善之后，這些資金將幫助資助德國和西班牙的兩個實驗團隊，這兩個團隊將建立實驗探索這種推力理論。如果實驗最終像McCulloch預測的那樣獲得成功，研究人員將尋找增強這種推力的方法。
McCulloch希望在不同的研究階段繼續使用自己的理論來解釋和理解可觀測的天文學數據。McCulloch稱：“我認為這種理論的強大在于能夠解釋不同規模的許多事情，無論是宇宙水平還是實驗室水平都可以。”
McCulloch的理論聲稱對于宇宙現象的解釋比標準模型更加準確，而標準模型的基礎就是暗物質的存在。他的理論也遭遇到一些物理學家的反對。McCulloch稱：“許多認定暗物質的人們都反對我的理論。他們一點也不喜歡這個理論，因為許多科學家和大學都獲得了大量的資金并且建造昂貴的設備來尋找暗物質。”
但是即使主流物理學家并不認同McCulloch的理論，但是DARPA卻對其產生了足夠的興趣。
展開 汽車試驗：電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法
電動汽車上的電力電子變換裝置無論數量還是功率都遠遠超過傳統汽車，電磁兼容問題的嚴重性和復雜性也遠高于傳統汽車。電機驅動系統是電動汽車的三大關鍵系統之一，也是最重要的功率變換裝置，其電磁兼容性能（electromagneTIccompaTIbility，簡稱為EMC）不僅關系到自身的工作可靠性，而且會影響整車的安全運行能力和工作可靠性。從目前已有的電動汽車整車產品的檢測過程來看，大部分車型都是經過多次整改才能夠達到國標的相關規定。鑒于電磁兼容問題的重要性，基于電磁騷擾耦合和傳播的一般機制。
本文給出了電動汽車用驅動電機系統電磁兼容性試驗方法。適用于純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車用驅動電機系統。
注：電動汽車電源系統通常分為2種類型：第一種普通LV(低壓)系統，其典型結構特點為非屏蔽，第二種HV系統，其典型結構特點為屏蔽。
試驗方法如下：
一、電磁輻射發射試驗
1、寬帶電磁輻射發射試驗
試驗方法：本方法用于測試EUT產生的寬帶電磁輻射發射， 若無其他規定， 在30MHz-1000MHz頻率范圍內，則按GB/T18655-2010中規定的方法進行試驗。
試驗狀態：EUT應處于正常工作狀態， 且轉速為額定轉速的50%， 扭矩為額定扭矩的50%， 機械輸出負載達到持續功率的25%。
當轉速或扭矩達不到EUT試驗狀態時， 可調整扭矩或轉速以達到持續功率的25%， 并在試驗報告中注明。
如EUT包含多個單元， 單元之間的連接線宜使用原車上使用的連接線束；如果無法實現， 電子控制單元和人工電源網絡(AN)間的連接線長度應符合本標準規定.線束應按實際情況端接，并帶實際負載和激勵。
試驗布置：試驗布置圖見圖3.
屏蔽配置應按照車輛的實際情況布置，通常所有屏蔽的HV部件應低阻抗正常接地(例如AN、電纜、連接器等狀態) EUT和負載均應接地。
展開 新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
宏新環宇信息化咨詢中心
宏新環宇【2018】第（27）號
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”
高級設計仿真培訓
一、課程背景：
永磁驅動電機是新能源汽車行駛中的主要執行結構，驅動電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。因為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，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。
我們知道電機內存在多種不同類型的多場耦合系統，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學科相互影響。需要運行多場耦合系統，進行精確仿真，弄清各場的分布規律及其控制技術，在此基礎上對各種參數進行綜合分析比較和優化，這是新的電機研究方向。對現下電機設計工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計算加經驗修正已經滿足不了當下的競爭需求，電機工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這可以說是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設計需求，提升高品質電機設計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析驅動電機，得到其電磁場、熱場、振動等結果。為此宏新環宇信息化咨詢中心（http://hxhycae.com）特舉辦“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”高級設計仿真培訓。
展開 VK1024B SOP16段碼驅動IC液晶顯示驅動芯片LCD驅動原廠技術支持
:
VKL060 2.5～5.5V 15seg×4com 偏置電壓1/2 1/3 I2C通訊接口 SSOP24 超低功耗/抗干擾
VKL076 2.5～5.5V 19seg×4com 偏置電壓1/2 1/3 I2C通訊接口 SSOP28 超低功耗/抗干擾
VKL128 2.5～5.5V 32seg×4com 偏置電壓1/2 1/3 I2C通訊接口 LQFP44 超低功耗/抗干擾
VKL144A 2.5～5.5V 36seg×4com 偏置電壓1/2 1/3 I2C通訊接口 TSSOP48 超低功耗/抗干擾
VKL144B 2.5～5.5V 36seg×4com 偏置電壓1/2 1/3 I2C通訊接口 QFN48(6×6超小體積) 超低功耗/抗干擾
VKL144C 2.5～5.5V 36seg×4com 偏置電壓1/2 1/3 I2C通訊接口 LQFP48 超低功耗/抗干擾
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靜態顯示LCD液晶控制器及驅動系列：
VKS118 2.4～5.2V 118seg×1com 偏置電壓 -- 4線通訊接口 LQFP128 可視角大,對比度好,不閃爍
VKS232 2.4～5.2V 116seg×2com 偏置電壓1/1 1/2 4線通訊接口 LQFP128 可視角大,對比度好,不閃爍
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(永嘉微電/VINKA ---FAE技術支持，LCD驅動IC；LED驅動IC；觸摸IC；LDO穩壓IC；水位檢測IC)
VK1024B_V1.3-CN.pdf
展開 如何學好電磁仿真技術？ 附電磁學仿真下載
電和磁是不分家的，有電的地方就有磁，所以電磁技術在電氣設備當中得到了廣泛的應用。
1、電氣設備的絕緣分析是電氣柜的必要仿真之一，換言之，就是在設備當中是否發生閃電（電弧擊穿），那么仿真軟件就可以根據離散化的空間單元來計算電場強度，進而判斷其場強是否大于空氣的擊穿場強，后期進行必要的產品設計更改。這是電磁軟件的電場應用。
2、考慮磁場應用就更多了，高頻的電磁波這里不做考慮，那么低頻的應用包括考慮熱效應的有電磁爐、電磁感應淬火、電氣設備功率損耗、電纜功率損耗等
3、考慮電磁受力的有電磁炮、電磁鐵、斷路器的電磁脫扣器，電氣柜的電動力
4、考慮電磁場效果的的有變壓器、金屬檢測儀器、無線充電技術、磁懸浮等技術
電磁仿真技術學習經驗分享
以上講了電磁的常規應用，下面我說一下個人的對于電磁仿真技術的學習經驗。供大家參考，有興趣的可以深入研究
1、話說干一行愛一行，首先你得喜歡仿真分析這門玄學。更要對其充滿好奇心，要多想想你能從中得到什么，沒有興趣，那么就果斷放棄吧，此處不開花，總有你綻放的地方
2、有了興趣那么你就要開始深入研究。如果你對《周易的》乾坤八卦不了解（乾代表天，坤代表地，巽（xùn）代表風，震代表雷，坎代表水，離代表火，艮（gèn）代表山，兌代表澤），那么你對五行-金、木、水、火、土，至少要有個概念，換言之，你對Maxwell方程組不了解，那么對其衍生的電磁學知識有個初步的感性認識，其理論知識至少要達到一定高度（初中物理中的電磁知識即可）。
原理其實很簡單，結合個人經驗，你需要知道三點知識即可
（1）明白無論直流還是交流，只要有電流就會產生磁場，了解其磁場方向（右手定則），方向看看指南針即可
（2）明白電流在磁場中受力方向（左手定則）。
展開 淺談新能源汽車NVH—永磁同步驅動電機徑向電磁力致噪聲的來龍去脈
眼下汽車新四化已成為行業共識，汽車電動化的浪潮也越來越澎湃，電驅動作為新能源汽車能量轉換的關鍵一環，對新能源汽車的舒適性有著很大的影響。如圖1所示，沒有了發動機的掩蔽效應，電驅動和電控系統噪聲成為主要噪聲源，且其中高頻的特性使得聲品質的關注度大幅上升。且隨著驅動電機朝著寬調速區間、更高轉速、輕量化等方向的發展，給電機的NVH性能開發帶來了更多的挑戰。電機的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理。
圖1.傳統燃油車和新能源車的NVH問題分布
1
本文討論范圍的界定
驅動電機噪聲可以大致分為機械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機理相對復雜，聲品質較差，常表現為高頻的嘯叫，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較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機的結構，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會導致轉矩波動，進一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導致定子振動從而向結構傳遞振動和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導致的永磁同步電機定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 淺談新能源汽車NVH—永磁同步驅動電機徑向電磁力致噪聲的來龍去脈
來源：模態空間 作者：朱碧華
眼下汽車新四化已成為行業共識，汽車電動化的浪潮也越來越澎湃，電驅動作為新能源汽車能量轉換的關鍵一環，對新能源汽車的舒適性有著很大的影響。如圖1所示，沒有了發動機的掩蔽效應，電驅動和電控系統噪聲成為主要噪聲源，且其中高頻的特性使得聲品質的關注度大幅上升。且隨著驅動電機朝著寬調速區間、更高轉速、輕量化等方向的發展，給電機的NVH性能開發帶來了更多的挑戰。電機的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理。
圖1.傳統燃油車和新能源車的NVH問題分布
1 本文討論范圍的界定
驅動電機噪聲可以大致分為機械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機理相對復雜，聲品質較差，常表現為高頻的嘯叫，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較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機的結構，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會導致轉矩波動，進一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導致定子振動從而向結構傳遞振動和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導致的永磁同步電機定子振動噪聲是本文討論的對象。
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“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”
高級設計仿真培訓
一、課程背景：
永磁驅動電機是新能源汽車行駛中的主要執行結構，驅動電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。因為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，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。
我們知道電機內存在多種不同類型的多場耦合系統，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學科相互影響。需要運行多場耦合系統，進行精確仿真，弄清各場的分布規律及其控制技術，在此基礎上對各種參數進行綜合分析比較和優化，這是新的電機研究方向。對現下電機設計工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計算加經驗修正已經滿足不了當下的競爭需求，電機工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這可以說是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設計需求，提升高品質電機設計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析驅動電機，得到其電磁場、熱場、振動等結果。為此宏新環宇信息化咨詢中心（http://hxhycae.com）特舉辦“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”高級設計仿真培訓。
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓.pdf
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓-高曉龍.pdf
9 鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）--電路驅動設計(上)
鈦絲驅動技術（NiTiDrivetech）的可靠性設計
【前言】
形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、肌肉絲、鎳鈦記憶合金，它是由Ni（鎳）- Ti（鈦）材料組成，經過多道工序制成的絲，財哥簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅動技術（nitidrivetech）目前已經在航空航天、醫療、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。
本文通過公開分享、科普鈦絲驅動技術的可靠性設計經驗，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效地轉化為科技成果。
九、驅動電路設計（上）
驅動電路的設計方案較多，在結合不同的驅動機構和大家各自的產品現有條件下，選擇合適自己的驅動方案很重要。財哥整理了一下以往用過的一部分案例給大家一一舉例。
1 .【供電系統的配置】
在設計驅動電路之前，我們首先要分析供電系統配置的極限情況下，是否滿足鈦絲的驅動條件。
我們可以參考焦耳定律的基本公式：Q=I2Rt=UIt
分別對應驅動機構的鈦絲長度、驅動響應時間、驅動環境溫度因素。
（1）鈦絲的長度越長，供電系統所需電壓要求越高。
（2）驅動響應時間要求越高，供電系統所需電壓和電流要求越大。
（3）驅動環境溫度越低，供電系統所消耗的功越多。
這三個基礎因素，決定了供電系統的電壓和電流上限的配置。
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