Ansys博客
February 15, 2023
EV电机开发：多物理场仿真助力踏上成功之路
根据“Zero-Emissions Vehicle Factbook”1的研究显示，乘用电动汽车（EV）的全球销量已超过1000万辆，相较于2021年的660万辆有大幅增长。2022年上半年，电动汽车在全球新车销量中的占比超过13%，而2021年的该数值仅为8.7%。随着我们的主要交通模式逐步转向采用更环保、更清洁的能源，创新要求也随之提高。在当今的EV时代，汽车制造商和政府部门的环保承诺发挥着重要作用，这有助于推动新汽车架构的开发，从而满足客户对体积和空间缩减的期望，同时降低产品成本并提高产品可靠性。
电动车（EV）开发人员不仅采用新的电池组技术和电子组件，也借助电机的新发展来提高效率，以获得竞争优势。
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。它使我们能够完成从烹饪、计算到驾驶等各种任务。虽然电机具有高精度、高效率和多功能性等众多优势，但同时也带来了一系列工程挑战。在电动车中，这些挑战主要集中在电力牵引电机上，其中需要考虑许多变量，例如驱动循环、最大转速、噪声、振动等。这些都会对汽车的整体性能产生深远的影响。
例如，考虑电动传动系统中的噪声和振动来源，便是一个真正的多物理场问题。电机系统包含高频逆变器以及低频（由电信号引起）电动机，二者都会导致机械变形，同时也是噪声和振动的来源。工程仿真能够避免不可预见的问题，如噪声、振动和粗糙度（NVH），以便在构建任何硬件之前预测真实的声学性能。
随着电气化市场中的竞争日趋激烈，工程师必须在更短的产品开发周期内解决一系列日益复杂的工程目标。仿真具有巨大的优势，其提供的准确信息有助于及时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开发流程之中，设计人员可以更好地了解电机设计的电磁、热和机械性能。
要想尽可能实现“一次性成功”的设计，工程师就需要评估多种不同的概念、拓扑和跨学科的电子相互作用。敏捷开发流程和系统设计优化策略是确定和实施最佳电机技术的关键所在，该技术将满足应用的效率、尺寸和功率密度要求。例如，借助Ansys仿真软件，您可以对准确的高保真度模型充满信心，并在平衡一系列车辆需求时为决策建立可靠的基础。一旦发现与性能标准存在冲突，您就可以立即进行评估，并且使用Ansys多物理场仿真工作流程在整个工作范围内对其进行单独和整体研究。
敏捷性对于开发具有差异化和成本竞争优势的电机必不可少。仿真具有巨大的优势，其提供的准确信息有助于及时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使用仿真和建模方法，其中包括材料选择、系统级验证和确认。通过精心优化的材料选择和管理，用户可以实现可持续发展目标并执行高度准确的虚拟样机构建工作。
Ansys助力开展差异化电机设计
利用Ansys电机解决方案，设计人员和建模专家可以克服EV电驱动系统中的一系列多目标、多物理场挑战。借助即用型工作流程和嵌入式知识，他们可以同时探索大型设计空间，以实现电磁、热和机械等主要性能目标。
- Ansys Motor-CAD：一款专用的电机设计和分析工具，可对设计进行快速、全面的多物理评估。
- Ansys Maxwell：一款面向电机的高级2D和3D低频电磁场仿真求解器，可用于模拟电磁场的非线性、机械组件的瞬态运动及其对驱动电路和控制系统设计的影响。
- Ansys optiSLang：一款流程集成与设计优化解决方案，可以自动执行可靠性设计优化过程的关键功能。
- Ansys Granta MI：集中式、可追溯的材料数据库，可将公司批准的专有数据与宝贵的材料参考数据相结合，使团队能够快速创建、导入、可视化和分析材料数据。
立即注册参加一系列免费网络研讨会，这些网络研讨会介绍了Ansys面向汽车应用电机开发的解决方案。此外，您还可以在Ansys学习中心电机专区中找到一系列课程，这些课程专门介绍了关于电机仿真和建模方法的专业技术和专业知识。