磁热永磁同步电动机性能仿真与验证

高精度传感器和编码器是电子电机驱动器的整体部件，极大地影响了系统上的质量和效率。需要一种目的驱动的模拟方法来解释这些复杂的多域系统中的所有物理相互依赖性。

感应电动机(IM)广泛应用于各个行业。为了确保他们的速度控制，IM将提供脉冲宽度调制(PWM)。这种电源会影响电机的效率，降低电机的振声性能，产生噪声干扰。为了解决这些技术挑战，并确保用户的最佳声学舒适度，有必要在设计的早期阶段设计一个安静的电机。本文的第一个目的是提出一种降低感应电机PWM电源噪声和振动的新方法。所提出的方法允许被动地减少感应电机的气隙磁通密度谐波。其次，提出了一种新的分析压敏材料馈电激振器振声特性的方法。该方法为全有限元计算。最后，本文的第三个兴趣是比较所提出的有限元方法、磁-振-声耦合和实测之间的噪声和振动结果。测量结果和计算结果之间有很好的一致性。

如今，只需通过查看电机作为孤立的单位即可开发电子电机;必须满足关于整合到完整电动或混合动力传动系统和感知质量的紧密要求。多学科和多体液优化方法可以同时为多个完全不同的设计要求设计电子电机，从而避免串行开发策略，其中需要更大数量的设计迭代来满足所有要求和不利的设计妥协需要被接受。

本文描述的项目专注于保时捷AG的电子电机的多体学设计。Altair的仿真驱动方法支持使用彼此的一系列优化密集型阶段开发电子电机的开发。本技术论文提供了对Porsche AG的先进动力传动系统开发团队以及Altair一起的见解，已经接近提高电子电机开发总设计平衡的挑战。

如今，大多数产品都是先进技术的复杂机电结合，将电气部件与控制器和嵌入式软件混合在一起。为了有效地管理创新产品，组织正在转向基于模型的开发方法，用于概念研究、控制设计、多领域系统仿真和优化。为了满足这一需求，Altair的模拟和优化套件旨在通过其多学科的软件工具和咨询服务，改变整个产品生命周期的设计和决策。

本文介绍了使用Altair工具如Flux for synchronous permanent magnet motor、emfea analysis和HyperStudy来最小化典型IPM电机(如丰田普锐斯2010型IPM电机)的钕铁硼磁体重量的过程。

在电机中，转矩是由电磁力产生的，电磁力也会引起定子的一些寄生振动。这些振动会激励电机固定的机械结构并产生声音。在设计电机时，必须从一开始就考虑到这一点，因为这取决于为电机供电的电流的谐波含量、转子和定子的形状以及电气频率与结构固有机械模式的相互作用。为了模拟这种现象，必须在电磁计算和振动分析之间建立耦合。为了降低噪声，还可以加入一些优化过程。在下面的内容中，它显示了牛郎星超新星组曲；特别是FluxTM、OptiStruct®、HyperMesh®和HyperStudy®产品已成功用于燃油泵永磁电机降噪的多物理优化。

本文对具有集中绕组和分布绕组的三相永磁同步电机进行了比较研究。本研究的目的是找出电磁性能（转矩、效率、反电动势……）更好的机器。设计了两种具有相同输出功率、定转子外径、气隙、轴向长度的集中绕组和分布绕组永磁同步电机。利用有限元分析（flux2d）对两种电机的性能进行了比较。

在汽车领域，电流返回的EMC现象发生在一个宽频带，这是由于在最低频率(几个Hz)和中等频率(几百kHz)之间电流跟随的路径非常不同。

目前，不考虑热应力的电工器件设计越来越困难。在越来越多的应用中(电动汽车，电动bob电竞官方飞机等)，需要减轻重量和成本，提高效率，同时保持安全性。一种可能的方法是增加同一装置的电流，从而如何散热。这就是为什么传统的近似需要用新工具进行交叉检查的原因。这些新工具必须快速和精确，以便运行参数甚至优化分析。当然，热分析已经在感应加热，感应硬化，锻造等Flux套件中可用。例如，已经创建了专门bob电竞官方的应用程序来耦合磁交流稳态和热瞬态分析。新的是更容易和更有效地耦合任何类型的磁应用到热分析。本文回顾了热分析是什么，当不同的工具被创建时，并介绍了热分析的最新进展。

电机的热分析和相关流体动态计算，与机械工程学科相关的任务似乎对电磁工程师的感兴趣程度小于电磁分析。但是，随着需求充分利用新设计和材料的需求，还有更多或多或少地成为分析电机的热行为，与电磁设计相同。

剩磁是剩下所有电流的剩余物，铁芯中仍然存在一些助焊剂密度。这通常是磁通密度的接近路径的情况，尤其是在U或E形器件中。为了摆脱这种效果，添加所谓的remanent气块有时是有用的。本文介绍了我们已纳入助焊剂以模拟由于滞后而模拟这种效果的内容。

感应加热和强制冷却(淋浴)原理:感应加热是对不接触的导电物体进行加热的过程。流过线圈的电流(见图1)产生一个交变磁场。这个磁场在导电体中感应电流(涡流)。涡流的再分配取决于电导体的形状、频率和在电导体中使用的材料的物理性质。此外，感应加热中使用的高频会引起一种叫做集肤效应的现象:所有的电流只集中在边界上。bob电竞官方

在当前的电机能效背景下，越来越多地研究了旋转机器的诊断。设计师寻求包括定子绕组电流，扭矩，泄漏磁场等旋转机器故障的在线，无侵入性诊断和典型签名。在旋转机器的故障中，7至10％位于转子中，其中一些故障是偏心。这些故障产生电磁扭矩振荡：在定子上作用的电磁力，特别是定子绕组，其可以加速其绝缘的磨损。没有排除定子与转子之间的摩擦;这也可以对轴承产生不利影响。在文献中，我们经常发现三种类型的怪癖：静态，动态和混合。我们的磁通2D / 3D / SKEW有限元件可以相当有帮助来预测偏心断层故障的典型签名以及这些缺陷对这些机器的电磁和振动声学性能的影响，这是软件的非常差异的特征。本文的目的是展示使用机械组提供的可能性，展示了使用磁通2D / 3D / Skew的不同偏心率的可行性。

对于开关磁阻电动机，为了减小电流纹波或磁滞带，通常采用斩波器来控制特定的电流指令。我们建议在这个示例中（参见图1）了解如何使用groovy语言在Flux中实现这样的命令。

非接触式能源转移（CET）系统用于许多工业领域。这些包括输送机，手推车，存储和检索单位，行李处理，电池充电站，手机和医疗植入物。能量转移模型与传统的变压器非常相似，除了初级和次级绕组和部分或不存在的铁磁性闭合路径之间的弱耦合。电感耦合通常在几MW到几百千瓦的范围内使用。

本文介绍了利用CEDRAT Flux软件进行静磁三维仿真的主要结果，特别是针对新型TMR角传感器的应用。bob电竞官方这种磁性传感器如今被应用于汽车电子，以及许多新的工业、消费产品、医疗、航空电子、国防和其他应用领域。bob电竞官方在Flux 3D下，研究了磁体几何参数和传感器定位机械公差的影响，如气隙效应和倾斜效应。结果包括对TMR有用的最佳解决方案，以及其他广泛的角度传感器类型和应用。bob电竞官方

所有电动机设计人员都知道齿槽扭矩的计算是3D中的一项棘手的任务。实际上，该量的幅度与数值噪声几乎相同。在大多数情况下，古典网格化方法是不够的，必须使用特定方法。在Cedrat，由于其经验，申请团队在大多数情况下开发了成功计算齿槽扭矩的方法。本文介绍了对2D和3D径向电机计算齿槽扭矩的特定网格化方法。它始于一些关于几何定义的一般建议，以便于旨在啮合操作。然后，它呈现了应用于2D SPM电动机的特定网格化方法和3D IPM电机。

在文献中，我们可以找到两种方法来进行诊断：模型方法 - 自动化工程师的特定方法。根据所采用的机制，我们可以将三个分支区分开在这种方法中：通过分析冗余和参数估计来监测观察者。信号方法 - 该方法基于可测量的信号数据，例如电流，扭矩，杂散通量，噪声和振动，温度。该方法的原理是寻找健康或故障操作独特的频率。电动旋转机器中的缺陷可以诱导其他现象，例如噪音和振动，并且可能是定子与转子之间的摩擦等其他故障，或者加速的绝缘体。

要求：旋转电机设计人员要求高可靠性、最小功率损耗、最大功率、最大转矩和低机械共振振动和噪声。为了满足电机设计人员的需要，CEDRAT于2003年开始开发考虑倾斜的工具，并对该工具进行了一些改进。歪斜通常是通过将机器的有效长度细分为几个二维切片来解释的。在Flux的最新版本中，后处理直接是一个完整的3D后处理。

所有电动机设计人员都知道齿槽扭矩的计算是一个棘手的任务，特别是在3D中。实际上，该变量的幅度几乎与数值噪声相同。在大多数情况下，传统的网格方法是不够的，必须使用特定方法。在Cedrat，由于其经验，应用团队在大多数情况下开发了成功计算齿槽扭矩的方法。本文提出了一种特定的网格方法，用于计算3D非径向电动机的齿槽扭矩。