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下載地址：電力電子、電機控制系統的建模和仿真

電機，作為一個被廣泛使用的被控對象，很有必要對其特性進行研究，最好的辦法莫過于搭建電機模型。今天，我們將在Simulink環境下，采用微分方程、傳遞函數、狀態方程、Simscape等4種不同的方式搭建電機模型，幫助大家對Simulink建模方式以及電機特性都能有一個更深的認識。

MANATEE建模 用戶自定義建模 MANATEE建模 用戶自定義建模 通過上述比較可以看出電機兩種建模方式的結果有比較接近，但仍然有差異，用戶自定義建模更接近電機的真實尺寸

永磁同步電機降階模型抽取· 永磁同步電機降階模型原理· ECE模型提取流程（以永磁同步電機PMSM為例）· IPM電機ECE模型抽取· 矢量控制算法仿真（Clark、Park、SVPWM）4.

圖61 A記權聲壓級4.結論本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。文章來源：西莫電機論壇

對于電機來說，這些力可能是驅動轉子軸的磁力，也可能是更大的驅動系統的一部分，比如軸承和/或齒輪。 圖1 汽車NVH示意圖 噪聲是電機的一個熱門話題，而諸如重量和成本降低等競爭性需求會帶來工程挑戰，如果不加以解決，可能會影響客戶滿意度和產品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機噪聲提供工程指導。1. 問題分析本例以永磁同步電機模型為例。

Motor-CAD是全球領先的新能源汽車電機選型分析及設計軟件，用于新能源汽車電機的選型匹配，優化設計，競品分析，拆解分析等。開發至今，已被全球主要的整車生產企業、電機生產商、科研機構及高校等廣泛使用。

通常情況下，在針對此部分內容進行建模時，需要將其劃分為電機殼體、定子、轉子、電磁力施加方式四部分，然后根據具體結構選擇具體建模方式，下面以電驅動系統箱體與電機定子為研究對象，闡述有限元建模方式 [2]。 所使用電驅動系統箱體為“三合一”類型，包括減速器殼體、電機以及控制器殼體三部分，其中電機定子與電驅動系統箱體二者存在連接關系。

重點展示Ansys Motor-CAD在電機早期設計與系統級分析中的優勢，包括： 最新電磁與熱模型建模：利用模板化建模與參數化設計，快速完成電磁與熱性能評估 磁熱耦合計算：實現電磁損耗與熱行為之間的耦合分析，提高設計準確性 Motor-CAD導入Maxwell：無縫集成詳細電磁建模，實現精細化驗證與深入分析 Motor-CAD與Maxwell聯合計算MAP圖：通過協同仿真

下面針對驅動電機系統建模與一體化電驅動系統動力學建模進行了闡述： 1. 驅動電機振動噪聲建模：現階段，此方面內容常用建模手法有很多，比如數值計算方法、解析計算方法、半解析計算方法等。從本質上進行分析，驅動電機電磁振動噪聲計算具有復雜性特點，包括眾多類型問題，比如電磁場、結構模態、振動相應等。

· 新能源汽車中的NVH問題· 電機NVH設計· Ansys Workbench為電機NVH設計提供的集成式解決方案· 電磁力分析（Maxwell）· 結構振動分析（Mechanical）（1）模態分析（2）諧響應分析· 參數標定（optiSLang）· 聲學分析（Mechanical）· 電機NVH多學科優化（optiSLang）· 轉子偏心解決方案

2 Simcenter 3D Correlation&Update電機結構動力學建模及有限元模型修正 電機結構動力學建模也存在一些的不確定性會影響最終建立的電機結構有限元模型，例如： 定子鐵芯中的硅鋼片是各向異性材料，而且為了減少鐵芯中由交變磁勢引起的渦流和磁滯損耗，鐵芯材料通常選用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。

2、Simcenter3D Correlation&Update 電機結構動力學建模及有限元模型修正電機結構動力學建模是也存在一些的不確定性會影響最終建立的電機結構有限元模型，例如： 定子鐵芯中的硅鋼片是各向異性材料，而且為了減少鐵芯中由交變磁勢引起的渦流和磁滯損耗，鐵芯材料通常選用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。硅鋼片的各向異性材料參數的準確性影響著最終的模態結果。

永磁電機的多物理場分析方法以數值解析法和有限元分析為主。 在數值解析方面，通用的建模方法有傳統矩陣法、鍵合圖法、聯結法、網絡法等 。

建模設置1）幾何建模 建立三相18-12開關磁阻電機1/3模型，如圖所示。1/3模型中包括定子、轉子、繞組以及求解域。圖1 三相18-12開關磁阻電機2）材料設置三相18-12開關磁阻電機模型中有三種材料，材料的電磁屬性如表所示。 其中繞組線圈使用紫銅材料，定轉子硅鋼片使用DW310-50材料，其余為空氣。

針對該企業提升電機運行效率的需求，基于通用仿真平臺Simdroid，開發了專屬電機軟件，可便捷優化電機參數。在通用多物理場仿真PaaS平臺Simdroid?（伏圖?）中，通過“二維建模”功能，對電機的定轉子內外徑、定轉子槽型等主要部件進行參數化建模；對模型整體進行網格剖分、邊界設置、磁場分析，可以得到電壓、電流曲線，以及等值線和云圖。

二、核心功能（一）電磁建模與分析Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過軟件自帶的建模模塊繪制簡單的幾何形狀，也能導入由其他 CAD 軟件創建的復雜模型。針對不同的應用場景，它能進行靜磁場、低頻交流磁場、瞬態磁場等多種類型的分析，準確計算磁場強度、磁通密度、電磁力等關鍵電磁參數。

Fatigue-通過力分布進行單向或雙向耦合分析電機NVHNVH面臨的挑戰高效模擬源自電機的噪聲和振動-噪聲源的識別和建模-高效準確的預測-訪問所需輸出-性能優化電機噪聲-建模和預測電機的噪聲振動和聲學建模電機抗沖擊優化設計初始設計的評估設計參數研究

中車永濟電機公司通過與用戶聯合研發，成功攻克了進口電機的多項技術難題。新研發的提升電機功率達1911kW，具備高可靠性、強抗沖擊能力、低溫升和低損耗等特點，采用高鐵級絕緣技術，可在200攝氏度以下長時間穩定運行。與進口電機相比，國產化提升電機成本降低約65%，供貨周期大幅縮短，設備出動率顯著提升。