电动汽车电机开发:通过多物理场仿真寻找成功

根据《零排放汽车概况》(The Zero-Emissions vehicle Factbook)的数据，乘用车(EV)的全球销量已超过1000万辆，高于2021年的660万辆¹2022年上半年，全球超过13%的新车销量是电动汽车，高于2021年全年的8.7%。随着我们的主要交通方式稳步转向更环保、更清洁的能源，对创新的要求也越来越高。在这个现代电动汽车时代，汽车制造商和政府的环保承诺正在推动新汽车架构的发展，以满足体积和空间的减少，以及更低的产品成本和更高的产品可靠性。

电动汽车开发人员不仅通过新的电池组技术和电子元件的效率提高，而且通过电机的新发展，找到了竞争优势。

解决电机创新的技术障碍

几十年来，电机一直是我们日常生活中必不可少的一部分。它们使我们能够从事各种各样的任务，从烹饪、计算到驾驶。但是，电动机器提供了许多优点——精度、效率和多功能性——同时也带来了一系列工程上的挑战。在电动汽车中，这些挑战主要围绕电动牵引电机，其中有很多变量需要考虑，比如驱动周期、最大速度、噪音、振动等等。这些可能会对车辆的整体性能产生深远的影响。

例如，考虑电动动力系统中的噪声和振动的来源是一个真正的多物理场问题。一台电机包含一个高频逆变器和一个由电信号引起的低频电机，它引起机械偏转，是这种噪声和振动的来源。工程模拟提供了防止不可预见的问题的能力，如噪音、振动和粗糙度(NVH)，在任何硬件构建之前预测真实的声音。

随着电气化市场竞争的加剧，必须在更短的产品开发周期内解决日益复杂的工程目标矩阵。仿真提供了巨大的好处，它提供了准确的信息，以支持及时的评估，并跟踪每个设计决策。通过将多物理场分析集成到电机的开发中，设计人员可以很好地掌握电机设计的电磁，热和机械方面。

为了尽可能接近“第一次就正确”的设计，需要对许多不同的概念、拓扑和跨学科的电子交互进行评估。敏捷的开发过程和系统的设计优化策略是识别和实现最佳电机技术的关键，这些技术将满足应用程序的效率、尺寸和功率密度要求。例如，使用Ansys仿真软件，您可以获得精确的高保真模型的信心，并在平衡一系列车辆需求时建立可靠的决策基础。您可以在发现冲突时立即评估与性能标准的冲突，并可以使用Ansys的多物理场仿真工作流程在完整的操作范围内独立或协调地查看冲突。

开发差异化和具有成本竞争力的电动机需要灵活性。仿真提供了巨大的好处，它提供了准确的信息，以支持及时的评估，并跟踪每个设计决策。电机设计人员可以在整个设计周期中转向仿真和建模方法，包括材料选择，系统级验证和验证。用户可以满足可持续发展的目标，并执行高度精确的虚拟原型与优化材料的选择和管理。

基于Ansys的差分电机设计

使用Ansys电机解决方案，设计人员和建模专家可以克服电动汽车电力驱动系统中的许多多目标多物理场挑战。有了现成的工作流程和嵌入式知识，他们可以同时探索一个大的设计空间，以实现主要的性能目标，如电磁、热和机械。

• Ansys Motor-CAD:一个专用的电机设计和分析工具，提供快速和全面的多物理场设计评估。
• Ansys麦克斯韦:先进的二维和三维电机低频电磁场仿真求解器，捕捉机械部件的非线性瞬态运动及其对驱动电路和控制系统设计的影响。
• Ansys optiSLang:一个过程集成和设计优化解决方案，使稳健设计优化过程的关键方面自动化。
• Ansys Granta MI:一个集中的、可追溯的材料数据库，将公司批准的专有数据与有价值的材料参考数据相结合，允许团队快速创建、导入、可视化和分析材料数据。

今天报名参加几个免费的网络研讨会介绍了用于汽车应用的电机开发的Ansys解决方案。此外，一系列的课程致力于建立知识和专业知识，在模拟和建模方法的电机可以找到Ansys电机学习中心．

参考文献

1. https://assets.bbhub.io/professional/sites/24/2022-COP27-ZEV-Transition_Factbook.pdf