abaqus電磁振動的案例
異步電機的電磁振動和噪聲
電機的振動是目前電機結構設計最關注的問題，分別由電磁振動、機械振動、氣體振動三部分組成。
電磁振動：是由電機氣隙中磁場的相互作用，在轉子和定子上產生隨時間和空間變化的電磁力，使電機產生振動。
機械振動：是由轉子的不平衡、軸承等機械結構或裝置引起的振動。
氣體振動：是由電機通風部件中的空氣流動或由空氣動力引起的振動。
電磁振動是許多大中型電機的主要振動源。由于電機的電磁振動是電機電磁場和電機結構相互作用的結果，那么利用磁-固耦合振動理論來研究電機的電磁振動是尋找電機電磁振動產生機理以及解決電機電磁振動最有效的方法。
展開 電磁結構耦合振動與噪聲專題培訓
課程名稱：電磁結構耦合振動與噪聲專題培訓
預排開課日期：5/30-5/31
課程難度：基礎級
培訓費：4500
備注：實際開課日期或因學員報名情況進行調整，最終日期請以笛佼科技官方確認為準。
掃碼報名
學員能力提升目標
? 理解掌握振動噪聲的基本概念；
? 理解電磁噪聲的產生機理和主要影響因素；
? 掌握電機電磁建模和仿真的基本流程；
? 理解結構噪聲的基本概念，電機結構噪聲常見類型；
? 掌握電機電磁結構耦合噪聲的建模和仿真的基本流程；
? 理解掌握振動噪聲的測試方法及操作步驟、熟悉振動噪聲分析思路。
授課內容提綱
師資力量
CAE行業資深工程師團隊，學歷碩博為主，均擁有多年客戶仿真項目實操經驗，理論素養與實戰經驗雙保險。
培訓優勢
采用線下小班精講形式，理論知識+案例講解+上機輔導，附贈培訓相關資料，可獲取講師微信課后交流。
上課地址
上海市楊浦區國安路432號保輝國際大廈D座802室
其他說明
1. 培訓計算機及相關軟件操作權限由笛佼科技現場提供；
2. 培訓結束后將獲取笛佼科技官方培訓證書；
3. 培訓午餐由笛佼科技提供，交通及住宿需學員自理。
展開 如何找出電機電磁振動與噪聲的根源問題
強迫和共振狀態的區別可以從靜態和動態的徑向振動速度來識別，如下圖所示：
電機機座的動態徑向振動速度
準靜態振動分析
電機機座徑向位移的二維FFT分解
亦可通過分析給定轉速點的徑向及切向力波的二位傅里葉分解來判斷分析。該功能可以將電磁力與硅鋼片的結構模態顯示在同一圖表，方便判斷是否有共振現象。如，電磁力的力型、頻率與結構模態的振型、頻率是否重疊，進而判斷是否有共振現象。
徑向電磁力密度的二維FFT分解及各階模態的固有頻率
電磁力頻率和階次分析
為了能夠更加精確的識別引起高振動和高噪聲的麥克斯韋電磁力，MANATEE提供了電機的變速階次分析功能，如下圖所示。階次分析能夠分析不同的階次的噪聲對總噪聲的貢獻度，并提取權重最大的噪聲階次。
那么這張圖如何來分析呢？以異步電機為例，如階次分析圖顯示，振動或噪聲線的頻率是f=fs(Zr/p+2)，Zr前面對應的系數為 1，那么對應的矩陣為轉子磁導系數，相似的 r=2Zs-4p，說明諧波電磁力的波數2倍于定子槽磁導的矩陣秩。
展開 永磁同步電機電磁振動噪聲自動優化
1 前言
當前新能源汽車電機電磁振動噪聲，越來越受到電機開發人員的關注。如何快速定位噪聲源，優化電機振動噪聲成為突出問題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國EOMYS工程開發的電機振動噪聲仿真設計工具，是全球唯一一款專門應用于電機電磁-振動-噪聲耦合分析設計工具。專注于計算由麥克斯韋電磁力波引起的振動噪聲。軟件包括電力電子驅動模塊、電機電磁模擬模塊、機械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計算模塊、多物理場耦合模塊、優化模塊等。能夠快速計算評估電機從0啟動至上萬轉轉速運行過程的振動噪聲狀態（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機電磁振動噪聲機理復雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個角度對電機的電磁振動噪聲進行優化。遺傳算法是一種搜索最優方案的算法，本文利用遺傳算法，實現電機的多參數優化電機電磁振動噪聲。
2 基于MANATEE的電機電磁振動噪聲優化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設置遺傳算法計算參數
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設置的參數為：初始種群數、進化迭代次數、目標函數文件等。
展開 
永磁同步電機電磁振動噪聲自動優化
1 前言
當前新能源汽車電機電磁振動噪聲，越來越受到電機開發人員的關注。如何快速定位噪聲源，優化電機振動噪聲成為突出問題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國EOMYS工程開發的電機振動噪聲仿真設計工具，是全球唯一一款專門應用于電機電磁-振動-噪聲耦合分析設計工具。專注于計算由麥克斯韋電磁力波引起的振動噪聲。軟件包括電力電子驅動模塊、電機電磁模擬模塊、機械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計算模塊、多物理場耦合模塊、優化模塊等。能夠快速計算評估電機從0啟動至上萬轉轉速運行過程的振動噪聲狀態（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機電磁振動噪聲機理復雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個角度對電機的電磁振動噪聲進行優化。遺傳算法是一種搜索最優方案的算法，本文利用遺傳算法，實現電機的多參數優化電機電磁振動噪聲。
2 基于MANATEE的電機電磁振動噪聲優化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設置遺傳算法計算參數
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設置的參數為：初始種群數、進化迭代次數、目標函數文件等。
展開 非晶合金永磁電機的電磁振動噪聲計算與分析
然而其磁致伸縮系數遠大于硅鋼片，使得其不能被過分壓緊，且厚度極薄、脆性大，嚴重影響電機的電磁振動噪聲。因此，非晶合金電機的研究需關注其振動噪聲。
1978年，美國通用電氣公司首次申請了非晶定子鐵芯的專利。國內外研究表明:電磁力波作用于定子部分是引起電機振動的主要原因，磁致伸縮引起的電機振動較小；轉子部分的剛度通常較大，引起的振動噪聲相對較小，電機振動的研究中通常只關注氣隙中產生的電磁力波對定子部分和底座的影響。吳勝男等通過有限元計算和實驗測試相結合的方法，分析了電磁力、磁致伸縮及鐵芯疊片壓緊力對非晶電機振動性能的影響，研究表明彈性模量較低是非晶電機振動性能不如傳統硅鋼電機的主要原因；鐘星鳴等研究了非晶變壓器的振動性能，結果表明采用非晶鐵芯使得變壓器振動加劇，可以通過固定或支撐的方法穩固非晶變壓器以降低噪聲；
2010年，日立公司研發出了一款卷繞非晶定子鐵芯電機，其鐵芯由多個非晶模塊組合而成，該結構改善了振動噪聲卻增大了渦流損耗，降低了電機效率；楊浩東等通過有限元方法計算了永磁電機的電磁力波，分析了電機結構參數對電磁振動的影響，提出了采用增大極弧角度、增大隔磁橋寬度、采用磁極偏心等來降低電磁力波的方法；法國VEREZZG等通過有限元方法，計算了氣隙磁密及電磁力，研究表明磁路軸向對稱的電機可以采用２Ｄ有限元計算并達到較高的精度。
展開 基于comsol的電抗器電磁振動仿真
然而，在實際運行中電抗器存在振動噪聲問題，嚴重的振動噪聲問題一方面影響附近居民正常生活，另一方面影響電抗器使用壽命，從而影響電力系統運行穩定性。因此，研究電抗器振動問題有現實意義。
電抗器振動主要來源于兩個方面：第一方面是鐵心材料硅鋼片的磁致伸縮效應，即鐵磁性材料在磁化過程中，隨著磁化狀態的改變，其長度和體積會發生微小的變化；第二方面是麥克斯韋力，由于電抗器鐵心間存在氣隙結構，當主磁通通過高磁導率鐵心和低磁導率氣隙時，在鐵心餅間產生麥克斯韋力。
仿真采用軟件是comsol6.0版本，仿真建模中首先建立幾何模型，可在comsol軟件中直接構筑，也可將solidworks中畫好的模型導入comsol。電抗器電磁振動仿真中硅鋼片磁特性數據直接影響計算結果，使用插值B-H曲線定義其磁特性。
在磁場模塊中將線圈定義，計算麥克斯韋力。為了計算的速度與收斂性，忽略電抗器鐵心的疊片特性，將電抗器鐵心視為各向同性均勻實體。同時認為線圈在正常情況下對電抗器振動影響不大，將線圈進行均勻化處理，忽略螺桿夾件等外部器件，將夾件施加的壓緊力以壓力載荷的形式施加到鐵軛面上。為了消除剛體位移防止出現無窮多解，將鐵心底部設置為固定約束。
做好網格剖分與求解器設置后可進行仿真計算，網格剖分時可將重點研究部分網格細分，其余部分網格粗分，提高計算速度。
展開 變壓器鐵心電磁振動仿真及影響因素研究
目前城市建設的供電需求很大，電力部門一般采用具有更高負載能力的變壓器，變壓器的負載等級越高，鐵心的振動噪聲越大，會在不同程度上干擾附近居民的生活和學習。因此，變壓器運行過程中的振動噪聲問題一直是變壓器生產制造企業面臨的嚴峻挑戰。
自 20 世紀 70 年代以來，中外針對電力變壓器鐵心的振動特性開展了大量實驗與仿真研究，且研究規模不斷擴大［1］。趙莉華等［2］通過實驗研究分析了變壓器鐵心的振動，得到了不同工況下鐵心的振動頻譜特性。韓芳旭等［3］基于磁致伸縮力-熱應力比擬的數值計算方法建立電磁場數值模型，求解鐵心每個節點不同時刻的磁密值，加載試驗測得的硅鋼片磁致伸縮特性曲線，仿真得到鐵心每個時間步各個節點的磁致伸縮力，導入到結構場計算模型中求得鐵心本體的振動位移。在鐵心振動模型的研究方面，朱葉葉等［4］、張黎等［5］建立了鐵心材料磁致伸縮的本質模型，利用彈性力學原理描述硅鋼片材料的本構關系，將不同磁感應強度下的磁致伸縮應變轉化為應力，采用弱耦合的形式對鐵心應力場進行仿真分析。祝麗花［6］采用方圈法測試硅鋼片磁化特性以及材料的磁致伸縮數據，建立電磁-結構耦合模型，仿真獲得了鐵心磁場與振動位移。王佳音［7］詳細測量了多種取樣方向硅鋼片的磁化曲線與磁致伸縮曲線，獲得了比較詳細的材料各向異性數據，便于模擬各種情形下的仿真條件。張哲［8］建立了考慮材料磁致伸縮特性的磁-機械耦合模型，相比于硅鋼片電機，非晶合金電機鐵心振動量更大，且磁致伸縮受應力影響程度更加明顯。張鵬寧等［9］從直流偏磁機理和振動噪聲基本原理著手，將電磁場、結構力場和聲場進行耦合計算完成直流偏磁下鐵心振動和噪聲問題的研究，分析了偏磁狀態下鐵心本體的振動情況，得到了一般性結論。
展開 異步電機的電磁振動和噪聲簡述
電磁振動：是由電機氣隙中磁場的相互作用，在轉子和定子上產生隨時間和空間變化的電磁力，使電機產生振動。
機械振動：是由轉子的不平衡、軸承等機械結構或裝置引起的振動。
氣體振動：是由電機通風部件中的空氣流動或由空氣動力引起的振動。
電磁振動是許多大中型電機的主要振動源。由于電機的電磁振動是電機電磁場和電機結構相互作用的結果，那么利用磁-固耦合振動理論來研究電機的電磁振動是尋找電機電磁振動產生機理以及解決電機電磁振動最有效的方法。由于電磁力是電機電磁振動的激勵源，其計算的精度決定了電機電磁振動的計算精度， 所以目前在電機電磁振動的研究中大多采用數值分析法來計算電機的電磁力。
ANSYS電機電磁-熱-結構振動-噪聲耦合分析應用
在電機結構振動噪聲計算分析中，主要包含以下幾個部分：
動力學分析：包括模態分析，諧響應分析，轉子振動分析，轉子、定子、機座耦合振動分析，定子及底座振動分析，共振、臨界轉速分析，瞬態響應特性。
噪聲分析：由電機振動引起的振動噪聲、電機風扇引起的氣動噪聲等。
多物理場耦合分析：電機電磁、熱、流體、結構相互作用。
將有限元分析軟件應用到電機結構設計中，使對于電機機械的計算結果更準確，直觀。對于復雜的電機結構，及多變的載荷形式，計算結果比傳統計算手段準確得多。
異步電機的力波分析小結
異步電機振動第一部分振動頻率主要的是2f1（二倍電源頻率）的振動，主要由氣隙磁場的基波產生；第二部分振動頻率是定子和轉子齒諧波相互作用的力波，他們是電磁振動噪聲的主要分量。
展開 永磁同步電機電磁振動噪聲自動優化
1 前言
當前新能源汽車電機電磁振動噪聲，越來越受到電機開發人員的關注。如何快速定位噪聲源，優化電機振動噪聲成為突出問題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國EOMYS工程開發的電機振動噪聲仿真設計工具，是全球唯一一款專門應用于電機電磁-振動-噪聲耦合分析設計工具。專注于計算由麥克斯韋電磁力波引起的振動噪聲。軟件包括電力電子驅動模塊、電機電磁模擬模塊、機械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計算模塊、多物理場耦合模塊、優化模塊等。能夠快速計算評估電機從0啟動至上萬轉轉速運行過程的振動噪聲狀態（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機電磁振動噪聲機理復雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個角度對電機的電磁振動噪聲進行優化。遺傳算法是一種搜索最優方案的算法，本文利用遺傳算法，實現電機的多參數優化電機電磁振動噪聲。
2 基于MANATEE的電機電磁振動噪聲優化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設置遺傳算法計算參數
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設置的參數為：初始種群數、進化迭代次數、目標函數文件等。
展開 切向電磁力對電動車動力總成振動噪聲的影響分析
摘要:為了研究電動車的高頻電磁噪聲問題，以電動車動力總成為研究對象，綜合考慮電機電磁徑向電磁力波和切向電磁力波，建立了動力總成有限元分析模型，采用一種弱磁－固耦合的方法對動力總成的電磁振動噪聲特性進行分析，研究切向電磁力對系統振動噪聲特性的影響。在半消聲室中，對動力總成進行振動加速度及輻射噪聲測試，以驗證仿真分析方法的準確性。研究結果表明，電機與減速器集成后，切向電磁力對電機振動噪聲影響不大，但對減速器產生了不可忽略的影響，在2000Hz和2400Hz處，切向電磁力在減速器表面產生了明顯的振動，并且對減速器表面2000Hz～2400Hz范圍內的聲場貢獻較大。研究結果對電機的電磁參數和結構進行改進和優化設計，為降低電機的電磁振動提供理論依據和試驗支持。
0 引言
隨著世界各國大力推廣新能源汽車，國內外學者也開始研究電動車用永磁同步電機的振動噪聲特性振動特性，研究發現噪音和振動的根源是徑向力引起的電磁振動。此外，在進行電磁仿真分析時，通常施加理想的三相正弦電流，沒有考慮外電路電阻、電感等元件的影響; 隨著研究的深入，有學者發現:針對電機－
減速器集成驅動系統而言，由于電機與減速器存在耦合作用，因此有必要考慮電磁切向力波。
B．Prasanth 針對車用發電機嘯叫進行研究，發現電機嘯叫不僅與其自身有關，還與與其連接的機械構件有關。
通過改變連接方式、增加質量塊等方式提高了電機的噪聲品質。
P．Pellerey 等人分析了電磁切向力對電動車動力總成動態響應的影響，提出切向電磁力不會對電磁噪聲有較大貢獻，但是會對減速器動態特性產生影響。
本文以集中驅動式電動車動力總成為研究對象，考慮外電路的影響，建立場路耦合電磁仿真分析模型，得到徑向和切向電磁力。分析切向電磁力對系統振動噪聲特性的影響。
展開 
商用電動車用永磁同步電機電磁振動噪聲削弱方法
摘要
電磁振動噪聲是電機振動噪聲的主要噪聲源，直接影響電機的NVH特性，而電磁力是影響電磁振動噪聲的主要原因。本文基于解析推導法和Ansys多物理仿真平臺，針對一臺250 kW的商用電動車用永磁同步電機進行研究并對其電磁振動進行了分析，指岀電機氣隙磁密的變化將會影響電機定子齒受到的電磁力，從而影響電磁振動噪聲。本文提岀了一種通過在轉子表面增加凹口的轉子結構改進方案以削弱電磁振動噪聲，并對改進前后電機的電磁、模態、振動、噪聲進行仿真計算與對比分析。經過對比優化前后的分析結果可知，優化后的電機方案在保證平均轉矩基本不變的前提下，轉矩脈動得到降低，電磁振動噪聲得到削弱。
關鍵詞
模態分析；電磁振動及噪聲；NVH；電磁激振力；永磁同步電機
0 引言
自2020年9月國家明確提出“雙碳”目標以來, 各行各業都面臨新的機遇和挑戰，其中電動化是節能減排的主要途徑，新能源行業、電動汽車產業是碳達峰及碳中和的主力軍[1]%而隨著駕駛員及乘客對駕駛、乘坐舒適度、噪音水平的需求的日漸趨升,噪聲、振動與聲振粗糙度即NVH指標成為各大零部件提供商和汽車制造商最關注的問題之一。與傳統燃油車不同，電機代替內燃機為電動汽車提供動力， 所以對電動汽車振動噪聲的研究應該圍繞電機展開。永磁同步電動機（PMSM）具有結構較為簡單、體積和重量較小、電機損耗較小、功率因數和效率高等優點，因此，PMSM作為驅動系統被廣泛應用于新能源電動汽車領域[2]。
電機的振動和噪聲主要有三個來源：電磁振動和噪聲、機械振動和噪聲以及空氣噪聲?？諝庠肼曉跓o風扇和低轉速下，其噪音分貝值較小，一般情況下可以忽略。同時，隨著近年來材料加工和工藝領域和的不斷進步，機械振動及其產生的噪聲也可以排除掉，因此如何減小電磁振動是削弱電機振動的重中之重。
展開 PPT|新能源汽車電機的電磁振動噪聲案例分析
PPT|新能源汽車電機的電磁振動噪聲案例分析
電機振動噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
電動機與發電機等電力設備的噪聲起因很多，有電磁振動噪聲、機械噪聲及流致噪聲等等，本文通過ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細介紹如何將作用在定子上的瞬態電磁力作為結構諧響應分析的載荷計算振動噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個電機模型，電機的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對數為4，定子齒數為24個，轉子的轉速為1500rpm，求電磁振動產生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機類型；
Maxwell模塊：2D瞬態電磁場計算；
Structural 模塊：3D諧響應分析計算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨安裝，請用戶到官方網站上自行下載。
圖1 電機模型
電機的電路模型如圖2所示。
圖2 電機電路模型
1）啟動Workbench。在Windows XP下單擊“開始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進入Workbench后，單擊工具欄中的按鈕，將文件保存為“zhendongzaosheng.wbpj”，單擊Getting Started窗口右上角的（關閉）按鈕將其關閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項目A，如圖3所示。
4）雙擊項目A中的A1欄進如RMxprt電機設置平臺，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機類型選擇對話框中單擊Generic Rotating Machine選項，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開 新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
尤其對變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構電磁仿真等具有豐富的項目經驗。
寧老師 力學博士，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，獲得專利11項，開發軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，瞬態動力學時程分析，轉子動力學分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，熱分析，顯式動力學分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 