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谈谈仿真技术在电机设计中的应用

2021-09-26 15:44980

  


 



 

 

2021 AnsysInnovation大会已于本月9日-10日成功举办,现在直播内容已经可以点播回看。西莫电机圈(http://bbs.simol.cn) 作为大会的合作媒体,也感受了大会的空前盛况。新能源汽车领域的电机专家西莫资深会员xilin0721作为本次大会万千参会观众中的一员,结合新能源汽车分会场的主题演讲内容谈了仿真技术在电机设计中应用领域的现状和自己的一些感受:


从第一台电机到现在已经将近200年,从基本的转矩性能要求到成本、NVH、效率、体积、可靠性全方面要求,从电机本身需求设计到电驱动系统集成需求设计;从概念设计到有限元设计到多领域系统仿真设计,从单一的性能方案评估到多目标、多参数优化方案设计及参数敏感度评估。电机设计已经走出简单设计,正在走向复杂与系统设计。


未来设计的挑战

电机性能方面:提高功率密度,提高效率,温升低,NVH低,体积小,重量轻,高效区域,宽调速范围,高功率因数


电机开发方面:研发周期短,制造成本低,可维护性好,寿命长,平台化设计重复使用好,电机设计耦合度组件提高,系统性逐渐增强


电机设计

概念设计:这是电机设计中最关键的,主要取决于你对结构性能和需求之间的把握,这里面主要包含电机类型选择,极槽配合选择,转子结构选择等等;这就需要充分了解电机外特性、结构特性、NVH、效率分布、机械强度等,这需要长时间的积累。


电磁分析:在驱动电机设计中,我更倾向于有限元计算,磁路法已经无法满足高精度的分析要求。而且电机设计更重要的是对电磁的理解,而不是电机走一个设计流程。电磁分析中主要包含电机饱和度分析、漏磁系数弱磁分析、转矩脉动抑制、电枢直径优化、转子结构优化等。


Map及数据后处理:电机map图可以很好地反映电机在整个转速范围内的运行情况以及电机外特性;电感、特征电流、短路电流、效率、谐波等等在设计中进行约束,可以更好地设计电机。


热分析:个人感觉未来电磁设计必须掌握的技能。因为衡量一个电机是否设计合理的最重要指标就是电机温升以及整个电机温度分布梯度。未来电磁与热分析的耦合性还会进一步增强。


结构CAE:这里和电机电磁相关的主要是电机转子离心力和定子模态刚度,随着电机高速化,转子离心力计算以及电机结构相关知识也成为电磁设计必须掌握的内容。


NVH性能:当前电机电磁设计最重要也是目前方法还没有统一的一块,各大软件主推的功能之一,但是NVH相关的电机谐波基础是很多人比较薄弱的环节,对于NVH分析也会带来很大的难度。


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