探索性研究与GT-FEMAG的集成：电机2D有限元建模的高效工具
摘要在整车热管理模型(VTM)分析中，电机模型通常采用试验测试的性能Map数据，但当电机结构和边界条件发生变化，电机效率Map不具备预测性能力，而且无法提供铁损、铜损、磁损、风阻损失分配。GT-FEMAG是一款2D有限元模拟的电机设计工具，可以对多种型式电机进行稳态性能分析。因此动力科技公司（PWT）联合Gamma Technologies、Garrett Motion一起对GT-FEMAG在高性能电机上进行广泛的测试和研究，将其应用扩展到整车热管理模型中（VTM）。1 研究背景利用GT-SUITE建立整车热管理系统模型（VTM）已经成为行业的标准，可以用于控制开发、设计优化、组件尺寸确定等。通常电机模型中电机性能都是采用效率Map的形式，即转速-负载-效率，但这种方式会存在以下不足的地方：1、电机性能是非预测性的，当电机结构和边界条件发生变化，效率不能同步更新2、效率是电机整体的效率，在功率损耗中没有空间分辨率3、电机效率Map一般来自试验测试或专业软件分析得到因此需要一种非专业人士也能使用并能够生成电机功率损耗Map的工具。 PWT与Gamma、Garrett一起对GT-FEMAG在高性能电机上进行广泛的测试和研究，将其应用扩展到整车热管理模型中（VTM）。 2 GT-FEMAG2.1 电机建模假设是理想的交流电，而且不考虑轴承损耗（将在GT中添加）：1、 输入电机的物理或几何参数、材料属性及测试条件2、 输出电机效率和功率损耗Map及扭矩特性分析流程如下图： 2.2 案例研究输入IPM电机2D的CAD剖面图几何结构参数，另外输入包含一些非几何信息，如材料属性、测试条件等。2.3 性能Map输出GT-FEMAG单独运行后得到：电机效率Map、总损耗Map和速度-扭矩特性。在GT-SUTE的V2023B2中计算时间约9分钟。 3 集成电机模型3.1 热模型建模基于电机三维数据建立热模型，模型也包含了水-油冷却回路，采用集总热质量分别建立壳体、定子、线圈、转子、磁铁和转轴等部件。 热传递路径包括：对流换热、热传导及热源： 3.2 热模型集成通过“MotorGeneratorMapFEMAG”模板将预测电机损耗传递给热模型，再将热模型计算出的温度传递给GT-FEMAG电模型。 3.3 分析结果分析工况：22°C的WLTC工况分析目的：评估GT-FEMAG电机在系统级应用中的性能分析结果：电磁转换损失（铁损、铜损、磁损和风阻损失）、SOC、各组件热源3.4 常规方法与GT-FEMAG方法对比 总结1. PWT对GT-FEMAG的研究和测试提供一种有效的电机建模方法2. GT-FEMAG模拟结果符合预期，而且还能生成电机性能的详细Map3. 车辆模型集成体现了GT-FEMAG在GT-SUITE中能与其他子系统实现无缝集成4. 下一步将对GT-FEMAG新版本开展工作，包括与实验结果的对比、在车辆模型中校准模型，以及建立其他类型的电机模型……主条添加来源：GT2023年欧美用户大会：Exploratory Study and Integration of GT-FEMAG: An Efficient Tool for 2D Finite-Element Modelling of Electric Motors翻译：GT技术邱鑫来源：艾迪捷
