一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，该方法包括：提供虚拟电机；对虚拟电机进行静态电磁场分析，根据静态电磁场计算模型计算虚拟电机的静态电磁参数；对虚拟电机进行瞬态电磁场分析，根据瞬态电磁场计算模型计算虚拟电机的瞬态电磁参数；判断虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数是否均在电磁参数阈值范围内；若是，则对虚拟电机进行振动噪声分析，根据振动噪声计算模型计算振动噪声，并判断该振动噪声是否在振动噪声阈值范围内，若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机。本发明专利技术的方法不仅满足一般电机的条件，还满足振动噪声低的条件，采用参数联动、扫描特征等方式，大大缩短开发周期，节省人力物力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法
本专利技术涉及电机优化设计领域，尤其涉及一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法。
技术介绍
目前，电机作为一种能量转换工具被广泛用于交通、工业、航空等场所，已成为国家现代化建设不可缺少的一部分，随着日益严峻的能源政策，开发高性能、低成本的电机成为迫切需求，传统电机设计方案往往采用尺寸等比例放大、基于等效磁路计算的方式，这样带来计算时间长、算不准、无法全面优化电机提升性能的问题。动力汽车用电机是指以车载电源为动力，动力汽车用电机利用电机驱动车轮行驶，动力汽车用电机符合道路交通、安全法规各项要求。由于对环境影响相对传统汽车较小，动力汽车的前景被广泛看好，但当前技术尚不成熟。电源为动力汽车的驱动电动机提供电能，动力汽车用电机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。特别地，动力汽车用电机可以驱动轮轨来传递牵引力和制动力，振动和噪声较大，车辆用户体验不好，因此，在设计动力汽车用电机时，不仅需要满足一般电机的条件，还要满足振动噪声低这一条件。因此，提供一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，利用CAE仿真技术，对电机的进行全方位、多角度优化设计，不仅满足一般电机的条件，还满足振动噪声低的条件，采用参数联动、扫描特征等方式，大大缩短开发周期，节省人力物力。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，包括以下步骤：提供虚拟电机；对虚拟电机进行静态电磁场分析，根据静态电磁场计算模型计算虚拟电机的静态电磁参数；对虚拟电机进行瞬态电磁场分析，根据瞬态电磁场计算模型计算虚拟电机的瞬态电磁参数；判断虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数是否均在电磁参数阈值范围内；若是，则对虚拟电机进行振动噪声分析，根据振动噪声计算模型计算振动噪声，并判断该振动噪声是否在振动噪声阈值范围内，若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机。进一步地，上述基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，还包括：对虚拟电机进行热分析，根据温升计算模型计算虚拟电机温升；判断虚拟电机温升是否均在温升阈值范围内；若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机；若否，则调整电机初始参数，直到虚拟电机温升在温升阈值范围内为止。进一步地，虚拟电机的构建具体如下：导入电机三维模型；定义电机各组成部件的厚度、尺寸和材料；添加电机各组成部件的连接单元。进一步地，电机初始参数包括：外径尺寸、轴向尺寸、定子侧的槽型数据、轭部数据、材料数据，绕组侧的绕组线径、绕组布线方式、匝数、跨距、并联支路数、每槽层数，同步电机的转子侧磁钢形状、磁极排布、隔磁桥、冲片、辅助槽数据，异步电机的转子槽型或转子绕组以及材料数据，定子侧谐波电流注入方式，使用定子斜槽或转子斜槽方式。进一步地，虚拟电机的静态电磁参数包括气隙磁密和漏磁系数，静态电磁参数阈值范围包括气隙磁密阈值范围和漏磁系数阈值范围。进一步地，当虚拟电机为永磁虚拟电机时，表贴式虚拟电机的漏磁系数阈值范围为1.0～1.05，表面插入式虚拟电机的漏磁系数阈值范围为1.0～1.15，内置式转子虚拟电机的漏磁系数阈值范围为1.0～1.3。进一步地，气隙磁密阈值范围为0.6～1T。进一步地，当虚拟电机的励磁为电励磁时，不对虚拟电机进行静态电磁场分析。进一步地，虚拟电机的瞬态电磁参数包括转矩、反电势、热负荷和效率，瞬态电磁参数阈值范围包括转矩阈值范围、反电势阈值范围、热负荷阈值范围和效率阈值范围。根据本专利技术的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。本专利技术与现有技术相比具有以下的优点：本专利技术的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，利用CAE仿真技术，对电机的进行全方位、多角度优化设计，不仅满足一般电机的条件，还满足振动噪声低的条件，采用参数联动、扫描特征等方式，大大缩短开发周期，节省人力物力。附图说明以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法步骤图。图2为本专利技术实施例的计算机设备的示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。图1是本专利技术的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法步骤图，如图1所示，本专利技术提供的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，包括以下步骤：提供虚拟电机；对虚拟电机进行静态电磁场分析，根据静态电磁场计算模型计算虚拟电机的静态电磁参数；对虚拟电机进行瞬态电磁场分析，根据瞬态电磁场计算模型计算虚拟电机的瞬态电磁参数；判断虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数是否均在电磁参数阈值范围内；若是，则对虚拟电机进行振动噪声分析，根据振动噪声计算模型计算振动噪声，并判断该振动噪声是否在振动噪声阈值范围内，若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机，若否，则调整电机初始参数，直到振动噪声在振动噪声阈值范围内为止；若虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数不在电磁参数阈值范围内，则调整电机初始参数，直到虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数均在电磁参数阈值范围内，再对虚拟电机进行振动噪声分析。振动噪声计算模型可以为Lw＝Lp+10lgA/A0其中，Lw为A计权平均声功率级；Lp为平均声压级；A0为基准面积，A0＝1m^2；A为采用半球面法、半椭球面法或等效矩形包络面法三种测量方法之一得到的面积。电机振动的分析方法还可以如下进行：通过电磁分析软件获得电机气隙径向电磁力，并导出Excel格式。以AnsoftMaxwell电磁分析软件为工具，获得径向气隙磁密(Br)、切向气隙磁密(Bt)、径向电磁力(Fr)的方法为：Br＝Bx*cosθ+By*sinθBt＝By*cosθ-Bx*sinθ上述式子中Bx为气隙磁密x轴分量，By为气隙磁密y轴分量，θ为柱坐标中xy面的夹角。μ0＝1.25663706143592E-006。在AnsoftMaxwell中利用场计算器编辑公式，其中Br的编辑方法为：Quantity→B→Scal？→ScalarX→Function→P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，其特征在于，包括以下步骤：提供虚拟电机；对虚拟电机进行静态电磁场分析，根据静态电磁场计算模型计算虚拟电机的静态电磁参数；对虚拟电机进行瞬态电磁场分析，根据瞬态电磁场计算模型计算虚拟电机的瞬态电磁参数；判断虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数是否均在电磁参数阈值范围内；若是，则对虚拟电机进行振动噪声分析，根据振动噪声计算模型计算振动噪声，并判断该振动噪声是否在振动噪声阈值范围内，若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，其特征在于，包括以下步骤：提供虚拟电机；对虚拟电机进行静态电磁场分析，根据静态电磁场计算模型计算虚拟电机的静态电磁参数；对虚拟电机进行瞬态电磁场分析，根据瞬态电磁场计算模型计算虚拟电机的瞬态电磁参数；判断虚拟电机的静态电磁参数和瞬态电磁参数是否均在电磁参数阈值范围内；若是，则对虚拟电机进行振动噪声分析，根据振动噪声计算模型计算振动噪声，并判断该振动噪声是否在振动噪声阈值范围内，若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机。2.根据权利要求1所述的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，其特征在于，还包括：对虚拟电机进行热分析，根据温升计算模型计算虚拟电机温升；判断虚拟电机温升是否均在温升阈值范围内；若是，则存储电机初始参数，作为电机设计参数设计电机；若否，则调整电机初始参数，直到虚拟电机温升在温升阈值范围内为止。3.根据权利要求1所述的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，其特征在于，虚拟电机的构建具体如下：导入电机三维模型；定义电机各组成部件的厚度、尺寸和材料；添加电机各组成部件的连接单元。4.根据权利要求1所述的基于CAE的动力汽车用电机的模拟优化方法，其特征在于，电机初始参数包括：外径尺寸、轴向尺寸、定子侧的槽型数据、轭部数据、材料数据，绕组侧的绕组线径、绕组布线方式、匝数、跨距、并联支路数、每槽层数，同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贵生，吕佳明，刘志钢，吴庆国，吕学文，
申请(专利权)人：北斗航天汽车北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11