【Flux技术专题】Altair FluxMotor™ 2020.1 永磁同步电机新功能应用

Altair FluxMotor™ 是基于 Altair Flux™ 软件开发的旋转电机专用工具，主要用于电机的多物理场概念设计快速验证，具有界面简洁、易学易用等优点，是电机设计过程中性能参数快速评估的有力工具。

FluxMotor^® 以 Flux 有限元求解器为计算内核，集成有限元仿真与解析公式的优点，具有精度与速度的极佳平衡。

2020 年发布的 FluxMotor 2020 版本新增了电机热、NVH 分析功能，将 FluxMotor 的电机分析应用由电磁计算逐步扩展至多物理场分析，而本月即将发布的 FluxMotor 2020.1 进一步扩展，开放更多实用分析功能，主要包括：

• 电机电磁 - 热双向耦合

• NVH 分析支持用于 HyperStudy 优化

• 支持感应电机 NVH 分析

• 永磁同步电机 (PMSM) 系统降阶模型输出 (FMU)

• 支持永磁同步电机斜极/斜槽应用

• 新增感应电机 SSFR 分析

FluxMotor 2020 新增电机热分析功能，包括散热方式建模以及电机空间温升计算：

热分析测试中的热源可以自定义输入也可直接导入电磁分析结果（包括指定工作点、效率 Map 图等测试），即实现电磁到热的单向耦合分析。

此次 2020.1 版本新增电机电磁与热之间的双向耦合分析测试，即考虑电机温升对材料电磁属性的影响。该功能内嵌于工作点测试中（TEST > Working Point > Sine Wave > I-ψ-N），在 Thermal 选项中选择工作点测试工况采取的热分析类型，包括：

1. 仅电磁计算（非耦合）

2. 电磁-热单次迭代（只计算单次温升并更改电磁材料属性，执行顺序为：电磁→热→电磁）

3. 电磁-热双向耦合迭代（执行顺序为：电磁↔热）

FluxMotor 电磁 - 热耦合分析实施逻辑图

FluxMotor 2020 版新增关于电机 NVH 的快速评估，包括电机气隙磁密时空分布、磁压力分布及阶次分析、定子结构模态分析、辐射声功率评估。

其中定子结构模态与辐射声功率计算按解析公式进行，目的是用于噪声特性快速预估，无法考虑电机外壳等外设结构外形对模态、振动的影响。

但是电机气隙磁密、磁压力结果均是基于 Flux 有限元瞬态磁场计算所获得的结果，具有可靠的分析精度，对于评估电机电磁力波、阶次分布具有实际意义。

FluxMotor 中的 NVH 评估功能包括两组测试工况：

一是对指定工作点（即单转速工况）进行计算，可获得气隙磁密时空分布图、磁压力时域分布与阶次分布图，以及辐射声功率分布等结果。

气隙磁密时空分布

磁压力时域分布

磁压力阶次分布

辐射声功率分布

NVH 测试中包含的另一种应用工况为噪声谱分析，即对多个转速工况的计算应用，其中多个转速工况可以直接指定为电机效率 Map 图的 T-N 包络线，也可由用户输入任意转速 - 转矩工况。软件根据输入转速计算工况后台执行 Flux 有限元计算，并进行辐射噪声谱分析。

FluxMotor 中的 Model 测试用于计算电机在 DQ 平面下的参数，包括 DQ 平面磁链、电感、转矩、损耗等，其结果可用作电机控制系统分析中的电机降阶建模。在之前版本中，从 FluxMotor 中输出电机 1D 降阶模型需要通过手动输出保持结果数据文件并转换成查询表（LUT）的方式。在 FluxMotor 2020.1 版本中，新增电机降阶模型自动输出功能，输出为 FMU 模型，可直接应用于支持 FMU 的 1D 电机控制系统分析工具中（如 Altair Activate™ ）或半实物仿真系统。