OPERA技术论文归档 - OPERA电磁多物理分析工具

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十一月 24, 2019by OPERAFEA0

摘要

汽车行业正经历着电动,自动和移动互联的颠覆性变化。汽车制造商(OEM)和供应商正在进入动力总成系统的新阶段——减少内燃机的设计和生产,以及扩大电动汽车的设计和生产。由电机和变速箱组成的电驱动系统很复杂,需要评估它们在不同领域的性能,以改进和优化其设计。
电力驱动工程的挑战之一是确保乘客的声学舒适感。电机和变速箱会产生 令人不快的声音。传统车辆中的内燃机有助于掩盖其中的一些噪音。现在, 随着电动汽车中噪声水平的普遍降低,特别是在中低速行驶时,需要特别 关注这些组件的噪声和振动行为。
为了分析电驱动系统的噪声和振动行为,通常需要对整个系统进行链接仿真的多域分析。噪声和振动分析的基础是电驱动系统的弹性结构模型。内部永磁同步电机(IPMSM)中的定子以及整个变速箱壳体的有限元模型用于表征结构的动力学特性。使用动态子结构技术获得降阶模型。该模型表示对于描述具有相对较少自由度的结构的动态行为非常重要,因此对于噪声和振动分析中的所需用途,可以以更快的速度进行计算,而精度损失可忽略不计。
作用在电机定子和转子上的动态电磁(EMAG)力会导致结构振动。因此, 需要进行电磁仿真以确定所需的机器速度范围的力和扭矩。多体仿真是研究复杂驱动系统的噪声和振动现象的理想工具,因为模型使用了更高的抽象级别。与具有通用 3D接触配方的全尺寸有限元模型相比,SIMULIA Simpack Multibody Simulation 提供了大量针对特定应用的元素。这些元素主要基于分析公式,目的是精确建模所需的细节级别的系统一部分,以减少不必要的复杂性和仿真工作,同时保持所需应用程序的最高准确性。
除了前面的电磁模拟中的电磁力之外,由于驱动力的变化引起的动态齿轮力是电驱动装置中的另一个主要激励源。此外,将轴建模为柔性是很重要的,这可以通过使用梁模型或使用类似壳体的动态子结构来完成。还使用有效的分析方法对支撑轴相对于轴承座的滚动轴承进行建模。多体仿真将柔性组件的机械性能与典型的非线性激励机制结合在一起, 从而可以有效地研究电驱动系统中的噪声和振动现象。然后,随后的振动声学分析可以获取壳体的表面振动,并获取该结构周围的空气传播噪声。
此外,为了使工程师轻松进行设计折衷研究,参数优化并最终获得最佳设计配置,必须全面使用参数模型。基于我们耦合的多物理场仿真框架,我们将演示如何通过集成结构,电磁和多体系统仿真对电动传动系统进行多域分析。此外,该框架着重于自动模型更新和流程执行,这大大减少了研究众多设计替代方案