---

---

●問題提出

通過ANSYS Workbench進行電機不同轉速下振動噪聲分析，并且得到電機聲功率級、聲壓級、“噪聲瀑布圖”等結果，其中電機振動分析所需要的載荷由ANSYS Maxwell計算得到，利用Workbench平臺電磁-諧響應耦合功能，直接把Maxwell計算的電機電磁力結果直接映射到諧響應模塊里，再由諧響應模塊計算得到電機振動速度、加速度等結果，之后把諧響應模塊結果傳遞到聲模塊作為聲場計算的聲源，最終可得到電機的噪聲結果。具體分析模型如下圖1所示：

 

 

圖1

●電機電磁方案設計

■Maxwell需要注意的地方如下圖2所示：

 

圖2

■Maxwell計算的電機方案部分結果如下：

 

圖3徑向氣隙磁場Br

 

圖4徑向電磁力Fr

 

圖5磁力線分布圖

 

圖6電磁力分布圖

●Maxwell與Harmonic Response連接

▇實現電磁Maxwell-諧響應Harmonic Response數據連接，通過RMB直接連接，如下圖7所示：

 

圖7

 

▇最后計算完成的項目流程圖，如下圖8所示：

 

圖8

●電機振動計算

關鍵的地方是電磁力的映射，注意模型坐標一致性

▇進行電機諧響應分析，添加所需材料，如圖9所示

 

圖9材料導入

▇電機模型建立，可通過WB自帶的建模模塊DM或者SCDM進行模型建立，也可以用自己熟悉的建模工具建立再導入Geometry

 

圖10模型導入

▇進入諧響應模塊下Mechanical界面，進行電機振動計算的前處理、求解以及結果查看分析，如圖11所示

 

圖11諧響應界面

1）材料分配，如圖12所示，通過Assignment下進行材料選擇

 

圖12材料分配

2）Maxwell電磁力映射設置，需要選擇定子鐵芯內徑面（與在Maxwell里計算時選擇電磁力計算方式有關），如圖13所示

 

圖13齒面選擇

完成后內徑面選擇，然后點擊Generate Remote Loads，軟件會自動把Maxwell里計算的不同轉速下的電磁力映射過來，如圖14與15所示

 

圖14電磁力導入

 

圖15導入完成界面

在Imported Remote Loads下Remote Points里選擇Globally Available，項目欄會多出來Remote Points，如圖16和圖17所示

 

圖16

 

圖17

圖18就是Maxwell映射過來的電磁力，已轉化成頻域電磁力

 

圖18頻域電磁力

3）Analysis Settings分析項設置，軟件會在導入電磁力同時把分析項里Step Controls也自動設置好，基本默認就可以，如圖19所示；需要設置是求解方法選擇，這里選擇完全法

 

圖19求解設置界面

4）設置約束條件，這里把電機端蓋兩端面設為固定，如圖20所示

 

圖20約束添加界面

5）點擊Solve開始求解，如圖21所示

 

圖21求解

6）結果查看，如圖22-25是不同的振動結果

圖22形變結果

圖23速度及相位響應曲線

 

圖24多速等效徑向功率級瀑布圖

 

圖25多速等效徑向功率瀑布圖

 

●電機噪聲計算

關鍵的地方是諧振速度的映射，注意振動噪聲模型坐標一致性

▇一般聲音傳輸介質是空氣，軟件默認導入空氣了，這里不需要處理材料，按默認。

導入模型，如圖26所示

 

圖26導入模型

▇進入聲模塊下Mechanical界面，進行電機噪聲計算的前處理、求解以及結果查看分析

 

圖27聲模塊界面

 

1）材料分配，如圖28所示

 

圖28分配介質材料

2）聲音輻射邊界添加，如圖29所示

 

圖29

3）導入諧振速度，如圖30-33所示

●先點擊Create Velocities Sync Analysis Settings導入不同電機速度下諧振速度，如圖30所示；圖31就是導入的情況

●選擇諧振速度面，如圖33所示

●點擊Imported Load導入諧響應計算的速度響應，如圖32所示

 

 

圖30

 

 

圖31

 

 

圖32

 

圖33

4）求解設置，基本默認設置，把Save MAPDL db設為Yes，如圖34所示

圖34求解設置界面

5）結果查看，如圖35-39所示

 

圖35聲壓級圖

 

圖36聲功率級圖

 

圖37遠場聲功率級曲線

 

圖38遠場聲功率級瀑布圖

 

圖39遠場SPL Mic瀑布圖

●小結

進行電機變速振動噪聲分析關鍵注意以下幾個方面：

●Maxwell電磁計算設置，分別是轉速變量計算，諧響應映射選擇，優化計算選擇

●Harmonic Response諧振響應計算設置，最主要是多轉速的電磁力導入

●Harmonic Acoustics諧振聲音計算設置，關鍵是諧振響應速度的導入

文章來源：電磁時空