1新能源汽车永磁电机设计现代新能源汽车永磁电机设计提出基于多领域分析、多层面交叉耦合仿真的现代车用电机系统设计理念及其实现方法电机结构、电磁学、力学、热学电机单元、电力电子单元、数字控制单元及其控制策略解决了车用电机极限设计的多领域精确分析以及结合应用控制策略的交叉耦合仿真的深层处技术难题。
21.电机的概念设计与结构仿真。
概念设计是整个设计的核心与关键技术所在，结合结构仿真进行电机的制造工艺等工程技术方案的论证工作。
2.电机多物理场分析计算与设计方案认证。
工作着眼于电机内部的磁场，应力场，温度物的精确分析计算。
采用电机本体与驱动电路的耦合仿真精确分析计算电机系统的电磁性能；综合永磁电机转子的电磁应力、离心应力、热应力的性能分析，找出转子结构可靠性的薄弱环节，进行疲劳仿真与寿命估计。
基于热网络与温度场混合模型，分析电机导热与冷却结构的性能，在此基础上进行电机系统运行的热能管理仿真。
3.电机系统仿真与应用控制策略研究。
3各类新能源汽车永磁电机的设计实例1. IPM永磁—磁阻同步电机2. 盘式永磁同步电机-TORUS盘式永磁电机3. 盘式永磁同步电机-KAMAN盘式永磁车轮电机、4. 双馈电混合并联磁路无刷永磁电机、5. 旁路式混合励磁无刷永磁电机6. 独立磁路混合励磁电机7. 双机械端口能量变换器8. 新型双转轴能量变换器—磁性齿轮+永磁同步电机9. 混合励磁爪极电机456典型的IPM永磁—磁阻同步电机转子结构单层IPM 永磁电机双层IPM 永磁电机三层IPM 永磁电机电机本体与驱动电路耦合电磁仿真概念设计与结构设计转子结构应力分析与疲劳仿真振动模态分析等效磁网络法分析系统热能管理与热性能仿真基于多领域的IPM永磁—磁阻同步电机设计实例8ISG HEVHEVISG 车用电机设计与结构仿真9ISG 电机-内燃机一体化结构仿真车用电机设计与结构仿真10电机本体与驱动电路耦合电磁仿真有限元分析模型网格剖分Simplorer环境下电机本体与驱动电路耦合的电磁性能仿真11系统最大运行能力仿真程序最大能力仿真结果与实验对比考虑饱和因素的最大能力仿真结果250500750-250-500-7500-750-500-250250500750T=212NmT=100Nm9000rpm5500rpmA1A2T=310Nm /系统动态仿真程序定子电流控制策略原理图0rpm加速到7000rpm的性能仿真性能仿真结果定子d ，q 轴电流仿真波形15基于有限元法的永磁转子结构应力、疲劳仿真及其可靠性、敏感性分析转子最大离心应力转子表面形变分布转轴模态分析永磁转子应力分析16基于有限元法的振动模态、固有频率及其可靠性、敏感性分析三维有限元仿真模型定子振动模态r =2,3,4,5固有频率测试装备及响应图IPM电机热网络模型额定-峰值运行方式热性能仿真17IPM电机持续运行的温度动态仿真IPM电机持续运行的热量传递分布IPM电机磁密与铁耗分布18DS1103 控制板基于dSAPCE 的实时仿真平台20Simplorer 环境下电机本体与驱动电路耦合的电磁性能仿真21环境下的车用永磁电机系统仿真θΩnnacθ定子电流指令电机控制系统仿真模型电机控制系统示意图ISG 电机稳态电磁关系Simplorer环境下电机本体与驱动电路耦合的电磁性能仿真22系统动态仿真程序定子电流控制策略原理图0rpm加速到7000rpm的性能仿真性能仿真结果定子d ，q 轴电流仿真波形26基于dSAPCE 的车用永磁电机系统实时仿真平台硬件在回路仿真平台示意图基于dSPACE的车用永磁电机系统实时仿真平台示意图基于dSAPCE的车用永磁电机系统实时仿真平台车用牵引电机系统控制器实时仿真框图车用永磁同步电机矢量控制策略的实时仿真框图RTI12345678(RTI)(RTI)基于dSPACE的车用电机系统实时27DSP开发平台基于CAN通信的系统调试界面DSP2812控制板2830TORUS盘式车轮电机应用31 TORUS 盘式轮毂电机应用32334. 双馈电混合并联磁路无刷永磁电机—轴向磁场盘式结构电机34永磁体磁路去磁磁路助磁磁路35中国发明专利：双馈电混合励磁轴向磁场永磁电机，授权日期：2008年4月23日授权号：ZL 200510112091.9）4.双馈电混合并联磁路无刷永磁电机—径向磁场结构电机5. 旁路式混合励磁无刷永磁电机旁路式弱磁概念3637旁路式混合励磁无刷永磁电机提出一种通过磁通旁路的方法调节气隙磁通的思想，既可改变感应电势大小，又能避免对磁钢去磁的危险。
直流励磁电流为助磁状态的电机磁路分析直流励磁电流为弱磁状态的电机磁路分析38旁路式混合励磁无刷永磁电机中国发明专利：旁路式混合励磁电机授权日期：2008年2月13日, 授权号：ZL 200510112090.4SSSSIronIronIronIron径向磁场结构轴向磁场结构Ac exciter中国发明专利申请：独立磁路混合励磁电机申请日期：2008年1月8日No.200810032392.43940Operation mechanism of HEIMP machineg B 4πExciting part g B (T)Weakening electric excitationEnhancing electric excitationPM excitationBack EMF and field adjustabilityPhase emf vs excitation mmfAirgap flux density vs excitation mmfz Mmf linearly enhances magnetizationz Two side adjustment of excitation (enhancing and weakening)41Analysis of vibration modesConceptual design and structure simulationωω43Rotating armature exciter:1. brushless2. compact structure3. low excitation rating45S. Huang et al,Co-control algorithm of MPPTand DC-Bus voltage applied to hybrid-excitation WECS (In Chinese), applied for Chinese Invention Patent, No:200810200814.4S. Huang et al, Wind-powered generating system with multiple armature-winding hybrid-excitation generator (In Chinese), applied for Chinese Invention Patent, No: 200810032392.4PatentAnalysis of vibration modesConceptual design and structure simulationωω47FEA of von Mises of rotorVon Mises stress at 136 m/sDisplacement at 136 m/sVon Mises stress vs velocityVon Mises vs isolatingbridge sizeOptimization on trade between von Mises and magnetic performanceDisplacement vspositionFEA of vibration modes of HEIMP machineStator, Winding & FrameMode 1Mode 2Mode 3 Mode 4Mode 5Mode 64849FEA of thermal flux and temperatureThermal flux in stator Thermal flux in rotor Temperature in machineTemperature in statorTemperature in rotorThermal flux in machine50EMF of AC Exciter Exciting Current of AC ExciterωωExciting Current of HEIMPBack EMF of。