基于多物理場NVH建模的電動汽車開關(guān)磁阻電機(jī)的仿真

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基于多物理場NVH建模的電動汽車開關(guān)磁阻電機(jī)的仿真

提出一種開關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）的多物理場模型，以模擬電機(jī)的聲輻射。使用電機(jī)的二維有限元模型模擬其磁特性；使用電機(jī)的多物理場機(jī)電整合模型和控制模擬操作條件。通過有限元分析計算作用在定子上的磁力，并使用磁力作為受迫響應(yīng)分析中的激勵，受迫響應(yīng)分析包括電機(jī)定子結(jié)構(gòu)的有限元模型。聲功率水平使用邊界元方法計算。顯示模型的仿真結(jié)果，并與四相8/6 SRM的試驗測量結(jié)果進(jìn)行比較。

提出多物理場量分析預(yù)測SRM的聲輻射特性。SRM模型通過查表的方法搭建，查找表格包括電機(jī)的磁特性，通過二維磁場有限元分析的方法獲得。一維多疇系統(tǒng)用以模擬所需條件下的電機(jī)，相電流和轉(zhuǎn)子位置可以從中獲取。振動噪聲問題通過有限元分析和邊界元方法解決。磁力作為激勵，通過應(yīng)力張量積分獲得。

仿真結(jié)果與從8/6 SRM試驗裝置收集的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。來自SRM模型的相電流與通過試驗獲得的相電流一致，模擬的聲功率水平與通過試驗獲得的聲功率水平相兼容，特別是包含最主要的噪聲水平的諧波組件。這些結(jié)果的差異主要是因為外殼沒有作為結(jié)構(gòu)體系的一部分進(jìn)行建模。

在分析中提出的多物理場方法包括一系列的模擬仿真、雙向耦合和單向耦合。在仿真過程中每一步均允許系統(tǒng)輸入或修改，如幾何尺寸、材料變化或控制策略的變化等。早期設(shè)計階段該方法可以作為一個強(qiáng)大的工具預(yù)測電機(jī)的聲特性，尤其可應(yīng)用在與噪聲排放相關(guān)的汽車行業(yè)中。

所描述的方法過程計算困難，需要花費大量的時間，尤其計算定子磁極的磁力密度。

未來工作的目標(biāo)是通過采用各種操作下磁力數(shù)據(jù)的查表，使這個過程更快、更自動化。此外，外殼和包括液體冷卻套管的結(jié)構(gòu)模型也應(yīng)添加到振動噪聲系統(tǒng)中進(jìn)行研究。

刊名：IEEE Transactions on Industrial Electronics（英）

刊期：2014年第1期

作者：Fábio L.M.dos Santos et al

編譯：王欣欣