?ANSYS workbench 電機(jī)定子固有頻率 電機(jī)模態(tài)分析
關(guān)注創(chuàng)建者：毅 創(chuàng)建時間：2019-01-28
?ANSYS workbench 電機(jī)定子固有頻率 電機(jī)模態(tài)分析的視頻教程
永磁同步電機(jī)力波和NVH分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討
當(dāng)徑向力的頻率接近電機(jī)的固有頻率時，則會發(fā)生共振，引起較大的振動及噪聲。所以需要深入研究徑向力波的時間空間諧波。 本研討會將對電磁力的力波進(jìn)行深入研究和分析，然后針對一款電機(jī)進(jìn)行NVH的仿真分析，從振動加速度和模態(tài)定位出共振的電磁力時空特性，為電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化鎖定目標(biāo)；最后我們?yōu)榇蠹曳窒砘镜慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化思路和方法，為學(xué)員們的電磁減噪提供思路。
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Ansys-電機(jī)-機(jī)座與端蓋-結(jié)構(gòu)CAE分析
應(yīng)用 Ansys Workbench 進(jìn)行電機(jī)機(jī)座和端蓋的結(jié)構(gòu) CAE/FEA 分析 。包含壓定子簡易分析，壓定子非線性分析，定子冷壓分析，機(jī)座熱套分析，電磁噪聲與定子模態(tài)，模態(tài)與共振分析，端蓋剛度分析，端蓋與軸承蓋疲勞強度，軸承室熱變形分析，機(jī)加工變形分析等
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汽車電驅(qū)動系統(tǒng)ANSYS仿真高級實戰(zhàn)：國標(biāo)合規(guī)仿真、復(fù)雜模型處理、多物理場耦合分析等核心技能
一、課程大綱及內(nèi)容 這是《汽車NVH仿真必修課ANSYS Workbench新能源電機(jī)-減速器系統(tǒng)仿真18講》詳解剛度撓度過盈振動噪聲熱流固耦合仿真。本課程將帶您系統(tǒng)掌握ANSYS Workbench在電驅(qū)動系統(tǒng)仿真中的核心技術(shù)與高級應(yīng)用。
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如圖3b所示，第6階模態(tài)的固有頻率值存在顯著差異，可以對Motor-CAD NVH模型進(jìn)行調(diào)諧，使其與Mechanical軟件計算出的固有頻率值保持一致。
圖4展示了如何調(diào)整模態(tài)參數(shù)，以調(diào)諧Motor-CAD NVH模型。為了匹配第6階模態(tài)的固有頻率，可以使用圖4b中所示的方程輕松計算所需的剛度值，該方程源于固有頻率的定義。
分析步驟
1.打開 Ansys Workbench, 創(chuàng)建一個 "模態(tài)分析"系統(tǒng)
2.定義材料屬性，包括碳化硅、PVC 等
3.導(dǎo)入航空電子設(shè)備電路盒的幾何圖形，如下圖所示
帶有航空電子設(shè)備外殼的電子電路板
4.將材料分配到幾何體上（默認(rèn)材質(zhì)為結(jié)構(gòu)鋼）。
如圖3b所示，第6階模態(tài)的固有頻率值存在顯著差異，可以對Motor-CAD NVH模型進(jìn)行調(diào)諧，使其與Mechanical軟件計算出的固有頻率值保持一致。
圖4展示了如何調(diào)整模態(tài)參數(shù)，以調(diào)諧Motor-CAD NVH模型。為了匹配第6階模態(tài)的固有頻率，可以使用圖4b中所示的方程輕松計算所需的剛度值，該方程源于固有頻率的定義。
在新能源汽車電機(jī)噪聲優(yōu)化中，該模塊可識別電磁徑向力波與定子模態(tài)的共振頻率，通過諧響應(yīng)分析量化不同階次徑向力對殼體輻射噪聲的貢獻(xiàn)度，指導(dǎo)電機(jī)定轉(zhuǎn)子槽極配合優(yōu)化，使電機(jī)噪聲降低 6-10dB (A)，且不損失輸出扭矩。
當(dāng)電磁力波的階次低、幅值高，定子或者定子鐵心中存在該電磁力波相同階次和頻率接近的固有模態(tài)，該電磁力波會引起定子或者定子鐵心共振，從而導(dǎo)致高的電磁噪聲。
解決電磁噪聲問題，首先要準(zhǔn)確分析和計算電磁力波。通過修改電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)，削弱或者消除引起電磁噪聲的電磁力波是設(shè)計低噪聲電機(jī)最有效的方法。
電機(jī)概念設(shè)計
2. 電磁場有限元分析
2.1 一鍵有限元
2.2 自動自適應(yīng)網(wǎng)格剖分
2.3 磁滯材料建模
2.4 電磁優(yōu)化設(shè)計
2.5 損耗精確計算
2.6 高性能計算
3. 電機(jī)結(jié)構(gòu)分析
3.1 電機(jī)定子結(jié)構(gòu)及模態(tài)計算
3.2 電機(jī)臨界轉(zhuǎn)速計算
3.3 電機(jī)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析
3.4 電機(jī)轉(zhuǎn)子疲勞壽命分析
4.
Ansys Mechanical中電機(jī)和外殼的結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析
通過Ansys多物理場分析平臺Workbench，電磁力可以傳遞到Mechanical中，作為Mechanical的輸入，用于分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)?；谖矬w的電磁力映射方法（見圖4），可用于每個齒部都獨立建模的模型。這種方法適用于二維電磁場與三維結(jié)構(gòu)場的耦合。
表2 各個工況下的最大位移
對車門進(jìn)行約束模態(tài)分析，考察振動特性。在約束模態(tài)的仿真結(jié)果中，一階模態(tài)反映了車門的整體振動特性。汽車電機(jī)在啟動時，其自身產(chǎn)生的振動頻率為20～30 Hz[11]，所以車門最低階頻率應(yīng)該盡可能避開這個區(qū)間。本次對原車門的仿真分析結(jié)果顯示1階模態(tài)頻率是45.12 Hz。避開了環(huán)境綜合激勵頻率，合乎設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
在設(shè)計軸承時，分析安全操作的應(yīng)力非常重要。
在此項目中，偏置軸承在 SOLIDWORKS 中建模并導(dǎo)入到 Ansys Workbench 中進(jìn)行靜態(tài)分析和模態(tài)分析。對偏置軸承進(jìn)行靜態(tài)分析，以確定變形和 von-mises 應(yīng)力，并檢查變形和應(yīng)力結(jié)果隨網(wǎng)格從粗到細(xì)變化的變化。執(zhí)行模態(tài)分析以確定偏心軸承的固有頻率和振型。
一般來說我們不希望出現(xiàn)共振現(xiàn)象，因為共振輕則會加劇噪聲振動（空調(diào)噪聲、發(fā)動機(jī)、新能源汽車電機(jī)噪聲）造成使用體驗下降；重則會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞（橋梁、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、渦輪、曲軸、車架、葉輪）。
而模態(tài)分析是通過計算的方法來得到結(jié)構(gòu)的固有頻率及振型，結(jié)構(gòu)的約束狀態(tài)及受力狀態(tài)會直接改變結(jié)構(gòu)的固有頻率。
