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基于协同多学科建模与仿真的电动传动e-NVH设计
2024年10月21日卡车技术前线消息，Manatee software是一种专门的计算机辅助工程（CAE）软件，用于评估和控制电机和驱动器所有设计阶段的磁噪声，帮助设计人员确定电磁和NVH性能之间的最佳折衷。
在制造后解决噪音问题可能很昂贵，并且可能会降低电驱动的效率、冷却和重量性能。因此，e-NVH的高效虚拟样机工作流程对于加快开发时间、降低样机、制造和测试成本以及提高工程生产率至关重要。
预测电驱动中的声学噪声和振动需要对所有激励机制进行建模和仿真，包括机械力（如轮胎/道路、齿轮摩擦力）、气动力（如挡风玻璃、风扇）和电磁力。由于掩蔽效应（masking effects），这三个声噪声源必须一并考虑。例如，逆变器开关谐波产生的磁噪声的不愉快音调可能会被高速挡风玻璃噪声掩盖。
在电动传动中，磁激励来自转换器和相关的驱动电机。磁力的频率取决于槽/极/相位组合，而其大小取决于磁路几何形状和控制。这使得电磁噪声、振动和不平顺性（e-NVH）成为一门独特的学科，需要专门的故障排除和缓解工具。
/Manatee software/
Manatee software现在是达索系统SIMULIA品牌的一部分，是一种专门的计算机辅助工程（CAE）软件，用于评估和控制电机和驱动器所有设计阶段的磁噪声。它帮助设计人员确定电磁和NVH性能之间的最佳折衷。
Manatee扩展了SIMULIA多物理场仿真产品组合，其中包括Abaqus、CST Studio Suite、Opera、Simpack和Wave6。领先的车辆和动力总成开发人员使用这些强大且经过验证的仿真技术对车辆部件、子系统和系统（包括电动驱动器）进行虚拟原型制作。
e-NVH仿真需要电、磁、结构动力学和声学模型。评估e-NVH的传统方法是由CAE专家使用通用FEA软件并手动集合所有物理。此过程需要设置每个求解器及其接口，例如网格到网格投影、时域与频域和离散化。它还需要脚本以变速调用此自定义模型组合，以获得相关的输出量，如人耳灵敏度的A加权。这种复杂的工作流程通常由一位CAE专家维护和运行，导致数值仿真过程中出现瓶颈，从而阻止在设计迭代中使用NVH指标。
为了克服这个问题，Manatee提供了一种独特的算法来加速变速e-NVH计算，而不会损失准确性。它包含自己的具有预定义耦合的多物理模型，但也可以轻松地与其他CAE软件接口。
此外，Manatee配备了适应每个工程角色的预定义工作流程。由于标准化的界面，电磁和机械部门之间能够进行协作，因此只需点击按钮即可设置多物理场仿真。电气工程师可以设置电机，并在可变操作点运行电磁计算；结果是Magnetic Look-Up Table表（MLUT）。同时，机械工程师可以导入电动动力总成的模态基础。MLUT可以提供给NVH工程师，并为电气工程师提供模态基础。这样，基于电磁和机械设计的噪声抑制技术可以并行研究。NVH工程师可以跟踪新产品开发的各个阶段是否实现了NVH目标。
控制、电气、机械和NVH工程师的高效协作还需要一个用户友好的界面，所有物理量都可以很容易地可视化和后处理。Manatee配备了富有洞察力的绘图（plots），有助于快速识别哪种磁力激发了哪种结构模式。定期开发新的专业e-NVH解决方案，支持所有工程师找到降低噪声和振动水平的解决方案（偏斜、开槽、谐波电流注入（skewing, notching, Harmonic Current Injection）等）。
Manatee还提供参数扫描、具有预定义e-NVH指标的全局优化和设计探索工具，以找到电磁和NVH性能之间的最佳权衡。
Manatee强大且用户友好的功能提供了一个独特的、协作的CAE环境，专门用于评估和控制电磁噪声和振动。通过在设计阶段使用Manatee，设计师和工程师可以显著加速电动驱动器的虚拟原型制作，从而缩短开发周期，降低原型制作成本，更好地管理NVH风险。
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