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作者Cadence CFD 解決方案 關鍵要點 扭矩是產生旋轉運動的力，而轉速是該力引起的旋轉速率。 可以模擬旋轉裝置周圍的流體行為以計算扭矩和轉速，這可用于優化渦輪機械的設計。 CFD 工具可以模擬旋轉物體的復雜設計，并促進準確優化決策所需的湍流建模。

總結一個完整的電機試驗平臺技術參數表，是由 “能力邊界指標”（功率、轉速、扭矩）、“適配約束指標”（電壓、電流、尺寸）、“品質衡量指標”（精度、分辨率） 和 “特色功能指標”（齒槽轉矩、振動、環境模擬） 共同構成的有機整體。

高動態響應：采用直線電機或高性能伺服電機作為負載，可模擬0.1毫秒級的位置階躍信號，用于測試伺服電機在急加速、急減速等瞬態工況下的跟隨誤差。3. 高精度測量與模擬技術測試數據的準確性直接關系到電機性能評估的可靠性，這要求傳感器和模擬電源具備相當高的精度。多參數精和密測量：系統能同步捕獲電壓、電流、扭矩、轉速、溫度、振動等多種參數。

圖11 電機控制目標轉速曲線 通過動力學計算結果可知，電機轉子實際轉速與目標轉速穩和，同時電機輸出扭矩與目標控制扭矩趨勢與平均值一致。當前電機控制處在合理的狀態。圖12 電機目標轉速與實際轉速 圖13 電機輸出扭矩與目標扭矩 圖14與圖15為電機在某段時間內PWM開關信號與對應輸出方波電壓。

圖6 并聯模式能量流固定速比模式的受力分析如圖7所示，發動機（太陽輪）和電機（齒圈）同時輸出扭矩驅動車輛。此模式下發動機和電機同轉速，扭矩解耦，可根據實際需求和動力源效率進行分配，適用于行車充電和中高速助力工況。圖7 并聯模式受力分析式中：Tc——行星架輸出扭矩。

隨著永磁電機利用率的提高，除了需要考慮繞組函數和傾斜度外，還需要考慮磁體對轉子的影響。轉子上的磁體會吸引定子上的金屬鐵，當電動機旋轉時，磁體會吸引定子上的各個齒。由于轉子磁體和定子槽數量固定，因此扭矩波動也與轉速成正比。由于電機轉速原因引發高振幅和潛在高頻率時，將難以表征和減少永磁體的扭矩波動。

如需要更深入的分析（通常用于實驗室環境，但也適用于產品下線檢測），可采用有負載的循環工況（負載測試），進一步評估轉速、扭矩、功率和效率、齒槽轉矩/扭矩紋波等。借助eDrive功率分析儀的強大功能，HBK為任何類型的電機（直流電機或交流電機，同步或異步）和電橋的生產線下線檢測提供了評估不同功能參數的專用解決方案，幫助客戶滿足對安全和性能的要求，并將生產轉向更高質量等級。

因為必須保證穿墻的驅動軸能滿足標準的測試配置的距離要求、保證暗室仍有良好的屏蔽性能、保證安全的高轉速高扭矩測試工況、保證驅動軸轉動時不會積累靜電荷、避免驅動軸的天線效應等致關重要的幾點考慮。3.1 驅動電機的加載模式：N/T, T/N.N/T模式：轉速扭矩模式，測功機提供轉速，電機提供扭矩。T/N模式：扭矩轉速模式，電機提供轉速，測功機提供扭矩。

為滿足電機動力學的各類分析需求，EXCITE M 提供三類電機連接副模型，其功能定位與應用場景如下：1. 參數輸入型（Parameter Input）：核心聚焦電機轉速與扭矩的功能控制，典型應用場景為臺架測功機模擬控制，可精準復現轉速 / 扭矩閉環控制邏輯；2.

行業應用實例：科研機構：中國科學院沈陽自動化研究所擁有伺服電機測試系統（比較大扭矩100Nm）和減速器測試系統（比較大加載10000Nm）。

圖11 電機控制目標轉速曲線 通過動力學計算結果可知，電機轉子實際轉速與目標轉速穩和，同時電機輸出扭矩與目標控制扭矩趨勢與平均值一致。當前電機控制處在合理的狀態。

電機試驗平臺是電機性能測試、可靠性驗證、參數校準專用基準工裝設備，全覆蓋電機研發攻堅、出廠質檢、維修故障檢測三大核心場景，是保障電機測試數據精和準、實驗結果可信的核心基礎載體。四大核心功能全維度性能參數檢測精和準采集電機轉速、扭矩、功率、效率、電壓、電流、功率因數等核心數據，自動生成專業電機特性曲線，支撐研發階段性能優化、量產出廠嚴苛質檢。

下圖對扭力感應器分別在不同轉速：250、500、1000、1500、1750rpm下，自由液面測試結果和模擬結果的狀態對比： 下表是扭矩-轉速曲線對比，扭矩整體變化趨勢Particleworks仿真結果與試驗結果一致；同時，注意到隨著轉速升高，仿真扭矩曲線結果與試驗結果偏差增大，這是因為高轉速下旋轉結構的攪拌會使油液分散成更微小的油粒，若仿真模型采用更高的分辨率（即減小離散粒徑

在實際的測試中，一般都是用空載轉速的高低和最大扭矩的大小判斷磁鋼的剩磁標準。對于同一繞組參數和電參數而言，之所以剩磁越高，空載轉速越低、空載電流越小，是因為運行中的電機，以比較低的轉速，就產生了足夠的反向感生電壓，使得施加在繞組上的電動勢的代數和減小。五、矯頑力的影響在電機運行的過程中，始終存在著溫度和反向退磁場的問題。

將(20℃）空載線反電勢峰值（或DC值）÷對應的轉速，得到反電勢系數Ke。c. 將IΦ × Ke乘以9.55=理想磁鋼扭矩Tm。d. Tm ×Kr=Tp（電機可能獲得的最大峰值扭矩）。各種繞組與磁路結構匹配產生的磁阻扭矩系數推薦值e.電機能獲得的最高工作電壓÷峰值扭矩下磁鏈產生的反電勢值×最高轉速=拐點轉速。

車輛在倒車行駛時，電機控制器響應了整車控制器的請求發出了-29 r/min的負轉速，隨后轉速變為22 r/min的正轉速，頻繁出現正負轉速，如圖7所示。圖7 整車報文 當低速行駛車輛轉速在正負波動時，驅動橋主減速器錐齒輪嚙合齒面也會在頻繁切換，因齒側間隙的存在，會產生頻繁的敲擊，最終產生沖擊噪聲，影響整車舒適性。

在有大量磁場干擾的環境下，例如逆變器驅動電機工作區，模擬信號容易受到電氣噪聲影響。利用數字輸出消除噪聲，同時保證信號的精度和帶寬質量。在測量數字輸出時，應確保測量設備擁有處理這種高精度信號的高質量輸入通道。

除了恒扭矩調速外，還可以通過減少勵磁電流來降低勵磁磁通的方法來讓直流電機運行在恒功率區域，這樣扭矩是隨著轉速的增加而減少，功率不變，但是可以擴寬調速范圍。 實際上，今天的變頻器調速的矢量控制模式，就是模仿直流電機的調速方法來進行的，而且效果還沒有直流調速系統的理想。

本文通過有限元法，仿真分析了兩種氣隙下電機性能和NVH表現，并通過試驗進行了對比驗證。3 設計方案介紹本文以某款永磁同步驅動電機為研究對象，電機為強制水冷，內轉子，電機最高轉速為12000rpm，電機殼體為鋁合金材料。