基于多物理場NVH建模的電動汽車開關磁阻電機的仿真

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基于多物理場NVH建模的電動汽車開關磁阻電機的仿真

提出一種開關磁阻電機（SRM）的多物理場模型，以模擬電機的聲輻射。使用電機的二維有限元模型模擬其磁特性；使用電機的多物理場機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分析中的激勵，受迫響應分析包括電機定子結構的有限元模型。聲功率水平使用邊界元方法計算。顯示模型的仿真結果，并與四相8/6 SRM的試驗測量結果進行比較。

提出多物理場量分析預測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。一維多疇系統用以模擬所需條件下的電機，相電流和轉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，通過應力張量積分獲得。

仿真結果與從8/6 SRM試驗裝置收集的試驗數據進行比較。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。這些結果的差異主要是因為外殼沒有作為結構體系的一部分進行建模。

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。早期設計階段該方法可以作為一個強大的工具預測電機的聲特性，尤其可應用在與噪聲排放相關的汽車行業中。

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。

未來工作的目標是通過采用各種操作下磁力數據的查表，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構模型也應添加到振動噪聲系統中進行研究。

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