随着乘用车市场保有量的增加和售价的降低,汽车电机市场需求巨大且对低成本和轻量化的期待值越来越高。因此开发一款新型的节气门电机产品对本发动机电机事业部的生存和发展至关重要。汽车节气门是控制发动机工作状态的关键配件,对应用在其中的永磁直流电动机有特殊的要求。根据汽车标准和发动机仓环境,此类电机设计需要特别满足振动高,温度范围大,扭矩输出要求稳定可靠的要求。使用经验设计时耗时耗力,不能体现结构细节,不易比较各方案在可靠性上的长期表现。在此电机设计初期利用计算机仿真设计及优化,能为电气和机械结构两方面的精确性可靠性提供可靠依据能缩短设计时间,挖掘材料细节,精简材料和结构成本,对工业生产具有重要意义。本文根据一些电机轻量化的概念设想,运用Solidworks绘制三维参数化模型,再导入ANASYS进行有限元分析,得到总体和子结构的共振模态、应力分布,与标准要求对照并分析克服了可靠性“瓶颈”。根据功率谱密度函数(PSD,Power Spectral Density)估算结构的应力在频域上的响应密度函数,结合高斯分布估算在各频段的抗疲劳次数,再根据MINER疲劳叠加理论综合得到结构的预估总体疲劳寿命,计算上这些关键结构在随即振动载荷下的应变次数能够满足标准的疲劳可靠性要求。基于MAG-NET建立磁路模型,以麦克斯韦电磁场方程组为基础优化材料布局细节,确保材料种类的正确选择。在几种方案中有效提高了扭矩常数,减少了齿槽扭矩,并模拟了极端温度范围内的退磁问题。综合之后的设计方案使电机成本降低了23%,由于结构简单化使重量也减少了23%,实现了设计目标。按此方案制作了快速样品,并通过电磁性能和振动测试,验证了此方案的制造可行性。