随着对电动机性能要求的提高，工程师们面临着一个老生常谈的挑战：设计阶段预测的损耗并不总是与实际运行情况相符。 

脉冲宽度调制（PWM）是其中一个原因。 

PWM引起的损耗可能会导致意外的热点和效率降低，但通常仅通过经验修正系数来处理，或者在电机设计过程中较晚阶段才予以考虑。 

在2026年柏林CWIEME展会上，DRV Solutions的总经理兼创始人托马斯·文克（Thomas Vyncke）博士提出了一种基于第一性原理建模的替代方法。该方法旨在让工程师在设计进入后期开发阶段之前，能够更快速地理解这些损耗。从结构因素到物理原理——… 

当模拟与现实产生偏差时 

当将仿真结果与实际测量数据进行比较时，PWM损耗的重要性就显得尤为明显。 

在会议期间，Vyncke 介绍了一个汽车领域的案例研究，其中当 PWM 效应未得到充分体现时，模拟损耗与实测损耗之间存在 30% 的偏差。 

对于开发高性能电动驱动系统的工程师而言，这一差距带来的影响远不止于效率数据。未计入的损耗会影响热行为、散热要求，并最终影响电机设计的决策。 

因此，挑战不仅仅在于准确计算PWM引起的损耗。工程师还需要一种足够快速的方法，以便在整个设计优化过程中使用。 

从修正因子到物理学 

在柏林CWIEME展会上介绍的方法将瞬态有限元分析（FEA）与预先计算的数据集及后处理相结合。 

通用电流谐波计算与电机特有的瞬态有限元分析（FEA）是分开进行的，而频域变换则有助于更快地估算损耗。这使得工程师无需针对每种运行工况反复进行计算量巨大的仿真，即可评估PWM损耗。 

这可能节省大量时间。 

据该会议介绍，该方法可在数小时内完成涵盖完整效率图和工况循环的评估，而采用传统瞬态仿真对每个工作点进行评估则需要耗费更长的时间。 

实验验证结果也显示与测量值高度一致，尽管由于对谐波叠加和高阶效应的假设，在高调制指数下仍存在一些不准确之处。 

这种区别很重要。其目的并非消除工程判断，而是提供一种实用的建模方法，使详细的PWM分析在开发过程中更易于应用。 

更快的分析为优化留出了更多空间 

该方法已集成到 DRV Solutions 的 Taurus 工具包中，该工具包可与包括 Ansys 和 JMAG 在内的成熟工程软件进行对接。 

这种整合为电动机的发展带来了更广阔的机遇。 

当损耗计算速度提高后，工程师便能评估更多设计方案。他们可以研究开关策略的影响，探索散热要求，并在各种工作条件下评估性能，而无需将PWM损耗视为最终的修正项。 

这将问题从“为了考虑PWM，我们应该增加多少？”转向了“物理学对此设计有何启示？” 

使建模更贴近实际运行条件 

随着电气化的不断推进，电机开发商不仅需要在开发周期日益紧迫的情况下，同时实现更高的能效、性能和可靠性，还需应对日益严苛的开发周期。 

改进建模工作将是满足这些要求的重要环节。 

CWIEME柏林展会汇聚了致力于应对这些挑战的电机设计、材料、制造和工程领域的专业人士。此类讨论充分说明了仿真专家与电机工程师之间开展合作的重要性：建模技术的改进能够直接影响电机投入生产前很早阶段所做的决策。 

对于PWM引起的损耗，若能结合前文所述的物理原理进行分析，将有助于工程师更早地发现问题、比较更多设计方案，并开发出在实际运行时性能更接近预期的电机。