电磁噪声优化软件（ENOS）

ENOS软件开发背景

现在新能源车行业竞争越来激励，在刚刚过去的2020年年底特斯拉突然大幅降价，直接将竞争推向了新的高潮，作为新能源车的主驱系统电机行业的竞争也越来越白热化，就拿电机最高转速要求来说，就由原来的12000rpm提升到16000rpm，到未来的18000rpm，甚至20000rpm，市场需求不断在变化，要求越来越高，问题越来越复杂，留给我们解决问题的时间越来越少，面临的挑战也将越来越多，工程师只会使用几个CAE软件就可以驰骋江湖的时代已经一去不复返了。随着大数据、人工智能等智慧科技的不断发展，我们将面临进入智慧研发的时代，使得我们面临的研发不再是简单的重复劳动，而是更具有创新性，因此，迫切需要借助优化软件工具或者优化算法等帮助我们快速积累经验，使得我们的研发过程更加具有创新性，开发的产品更加具有竞争性。

我们在前几期分享了我们开发的电机电磁力计算软件以及电磁噪声计算软件的开发背景及功能介绍，很好的解决了在新能源车电机电磁噪声计算中所遇到的四类挑战，也就是可以快速计算多工况的电机及电驱动总成电磁噪声问题，同时实现了对电磁力源和噪声产生机理的深入剖析，那么接下来就是如何高效而准确优化电磁噪声问题了。

举个例子，当我们对电机或者电驱动总成通过电磁-结构-声场多物理场的耦合计算实现了电磁噪声的准确预测，利用电磁力软件和电磁噪声数值计算也找到了噪声产生的具体原因，比如48阶噪声较为突出，主要问题转速点3000rpm和8000rpm，其中3000rpm转速点由转矩脉动导致，8000rpm由径向电磁力导致，经过电磁力分析可以发现在此两个问题点电磁力较大，需要进行优化，我们的经验告诉我们，最简单的方法就是牺牲电机性能如降低转矩可能会降低噪声，但是在保证电机性能基本不变的前提下，我们又该如何优化呢？

一是传统设计方法：借助工程师或者专家个人的经验和深厚的理论功底给出优化方向，比如转子外圆开槽或者磁钢位置微调等，均可以实现某些阶次如48阶电磁力的降低，但是具体开槽位置和尺寸，就算再有经验的工程人员也很难拍胸脯准确给出具体的参数，此时，通常的做法是凭借经验给出多组模型参数，根据不同的参数分析它们的变化趋势及优化效果，确定最终优化方案，优化方案的好坏更多依赖工程人员的经验，由于个人经验的局限性和理论边界限值，最终的优化效果也不一定是最优的，甚至可能没有优化效果，其分析与优化流程如下图所示。

图1 基于经验的电机或电驱动总成噪声分析及其优化流程

二是借助优化算法：借助优化软件完成优化工作，由于我们已经分析出了主要问题源和需要优化的方向，此时我们可以借助优化软件定义优化目标（如某个转速工况的径向电磁力和转矩脉动等参数）和优化变量（转子外圆开槽尺寸、磁钢位置等）等参数，以及定义需要优化的问题工况，这样经过计算机的大量迭代计算最终优化出我们所希望的结果。此时，我们人起的主要作用就好比充当医生的角色，找到具体的病根才是最主要的，后面才能更好的对症下药，我们都知道针对同样的病不同的个体而言，其用药及其治疗方式可能有较大差异，但是利用大数据可以针对不同的个体给出最优的用药方式和治疗方案，同理，针对电机NVH优化问题，首先也需要诊断出主要噪声源，然后把简单重复的迭代优化工作交给算法，这样人就有更多时间来思考更复杂抽象的问题，进行更有创造性的工作，可以充分实现人机合作，并进行更为高级的智慧研发服务。具体分析流程如下图所示。

图2 基于算法的电机或电驱动总成噪声分析及其优化流程

我们在多个电机降噪优化项目分析工程实际中不断总结和摸索经验，为了克服工程电磁噪声优化分析挑战，开发了电机电磁噪声优化软件ENOS（Electromagnetic Noise Optimization Software），并在此基础上形成了电机电磁噪声优化分析流程规范，用于电机电磁噪声的前期预测及优化分析的工程实践中，软件界面简单，使用方便，操作容易，由于是国产软件，新功能升级容易实现，可根据现实需求不断进行功能升级完善及定制化开发服务。