ansys 振動(dòng)激勵(lì)電機(jī)的案例
電機(jī)振動(dòng)噪聲建模分析：ANSYS電機(jī)振動(dòng)噪聲分析
噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之間)的常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)。引起這些振動(dòng)的力可以來(lái)自許多來(lái)源。對(duì)于電機(jī)來(lái)說(shuō)，這些力可能是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸的磁力，也可能是更大的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分，比如軸承和/或齒輪。
圖1 汽車NVH示意圖
噪聲是電機(jī)的一個(gè)熱門話題，而諸如重量和成本降低等競(jìng)爭(zhēng)性需求會(huì)帶來(lái)工程挑戰(zhàn)，如果不加以解決，可能會(huì)影響客戶滿意度和產(chǎn)品接受度，使用ANSYS工具將為如何全面解決電機(jī)噪聲提供工程指導(dǎo)。
1. 問(wèn)題分析
本例以永磁同步電機(jī)模型為例。在Maxwell 2D中，利用該電機(jī)的1/8模型，計(jì)算定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中進(jìn)行該電機(jī)三維定子的諧響應(yīng)分析；最后在ANSYS Harmonic Acoustic中進(jìn)行三維聲場(chǎng)分析。在Workbench中，Maxwell中計(jì)算的定子內(nèi)表面徑向和切向磁拉時(shí)域力密度分布，作為激勵(lì)源，耦合到Mechanical 中進(jìn)行頻域的諧響應(yīng)分析；諧響應(yīng)分析的結(jié)果，作為激勵(lì)耦合到ANSYS Harmonic Acoustic 中，作為噪聲分析的激勵(lì)。
幾何模型
圖2 模型示意圖
材料參數(shù)
，仿真過(guò)程中使用的材料為默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼
2. 電磁力計(jì)算
圖3 1/8電機(jī)模型
分析模型為 Prius 電機(jī)的二維分析模型，建立Maxwell 2D分析流程。
打開(kāi)【W(wǎng)orkbench】->【Toolbox】->【Analysis Systems】，添加一個(gè)Maxwell 2D分析系統(tǒng)。
展開(kāi) 電機(jī)振動(dòng)噪聲建模分析:基于ANSYS Workbench平臺(tái)的電機(jī)電磁噪聲仿真分析
電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備的噪聲起因很多，有電磁振動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲及流致噪聲等等，本文通過(guò)ANSYS公司的官方案例為操作背景，詳細(xì)介紹如何將作用在定子上的瞬態(tài)電磁力作為結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析的載荷計(jì)算振動(dòng)噪聲。
1.電磁模型建立與分析
如圖1所示為一個(gè)電機(jī)模型，電機(jī)的額定輸出功率為550W，額定電壓為220V，極對(duì)數(shù)為4，定子齒數(shù)為24個(gè)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為1500rpm，求電磁振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲大小。
本算例使用的模塊如下：
RMxprt模塊：建立電機(jī)類型；
Maxwell模塊：2D瞬態(tài)電磁場(chǎng)計(jì)算；
Structural 模塊：3D諧響應(yīng)分析計(jì)算；
Acoustics ACT模塊：噪聲計(jì)算
注：Acoustics ACT模塊需要單獨(dú)安裝，請(qǐng)用戶到官方網(wǎng)站上自行下載。
圖1 電機(jī)模型
電機(jī)的電路模型如圖2所示。
圖2 電機(jī)電路模型
1）啟動(dòng)Workbench。在Windows XP下單擊“開(kāi)始”→“所有程序”→ANSYS15→Workbench15命令，即可進(jìn)入Workbench主界面。
2）保存工程文檔。進(jìn)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(guān)閉）按鈕將其關(guān)閉。
3）雙擊Toolbox→Analysis System→RMxprt模塊建立項(xiàng)目A，如圖3所示。
4）雙擊項(xiàng)目A中的A1欄進(jìn)如RMxprt電機(jī)設(shè)置平臺(tái)，如圖4所示。
圖3 RMxprt模塊 圖4 RMxprt平臺(tái)
5）依次選擇菜單RMxprt→Machine Type，在彈出的電機(jī)類型選擇對(duì)話框中單擊Generic Rotating Machine選項(xiàng)，單擊OK按鈕，如圖5所示。
展開(kāi) ANSYS新型永磁電機(jī)電磁、振動(dòng)、噪音耦合分析高級(jí)培訓(xùn)班
課程介紹：
電機(jī)的振動(dòng)和噪聲研究十分復(fù)雜，它涉及了電磁、能量轉(zhuǎn)換、機(jī)械振動(dòng)、特殊物理聲學(xué)、電子學(xué)和數(shù)學(xué)等許多學(xué)科。電機(jī)噪聲主要包括電磁噪聲、和機(jī)械噪聲，產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜，是電機(jī)研發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)。
永磁電機(jī)是電機(jī)行業(yè)未來(lái)的一大發(fā)展趨勢(shì)，且隨著新能源汽車、軌道車輛、風(fēng)能發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，永磁電機(jī)的功率越來(lái)越大，轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，在實(shí)現(xiàn)功率密度越來(lái)越高的同時(shí)，電機(jī)研發(fā)工程師需要同時(shí)關(guān)注電機(jī)電磁、熱、振動(dòng)、噪聲等多場(chǎng)耦合問(wèn)題。
ANSYS針對(duì)永磁電機(jī)提供了多場(chǎng)耦合的集成化設(shè)計(jì)解決方案， 可以快速實(shí)現(xiàn)電機(jī)電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)、定制化電機(jī)性能分析、多場(chǎng)耦合分析等，可以對(duì)電機(jī)電磁噪聲問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，使電機(jī)研發(fā)工程師能在電機(jī)設(shè)計(jì)階段評(píng)估和優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)，減少由電磁力引起的噪聲超標(biāo)，避免因?yàn)樵肼晢?wèn)題影響產(chǎn)品性能。
本次培訓(xùn)主要針對(duì)工業(yè)電機(jī)中常見(jiàn)的電磁噪聲、機(jī)械振動(dòng)噪聲問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，為提升相關(guān)科技工作者的技術(shù)水平，普及ANSYS軟件高級(jí)功能。因此，ANSYS公司特開(kāi)辦“ANSYS新型永磁電機(jī)電磁、振動(dòng)、噪音耦合分析高級(jí)培訓(xùn)班”。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認(rèn)證證書(shū)。
展開(kāi) 【4月19-22日 無(wú)錫】ANSYS Workbench電機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、模態(tài)、振動(dòng)仿真實(shí)例
背景
電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括四個(gè)方面，一是確定電機(jī)的防護(hù)形式、軸承型式和數(shù)目、軸伸型式和數(shù)目、安裝方式和冷卻系統(tǒng)等；二是確定電機(jī)某零部件具體的結(jié)構(gòu)型式、形狀和具體尺寸，使用的材料；三是確定電機(jī)機(jī)械聯(lián)接的零部件之間的聯(lián)接方式；四是核算電機(jī)零部件的機(jī)械性能，包括強(qiáng)度、剛度、變形等的計(jì)算；而這幾部分內(nèi)容之間是有相互關(guān)系和相互影響，需要電機(jī)結(jié)構(gòu)工程師考慮充分及計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等問(wèn)題準(zhǔn)確，計(jì)算結(jié)構(gòu)相關(guān)問(wèn)題準(zhǔn)確往往需要使用當(dāng)下有限元等仿真方法。
先進(jìn)的仿真平臺(tái)ANSYS Workbench是能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、模態(tài)、諧響應(yīng)、振動(dòng)等仿真，Workbench獨(dú)特的項(xiàng)目圖形化界面把整個(gè)仿真過(guò)程緊密結(jié)合在一起，完成復(fù)雜的多物理場(chǎng)耦合分析，通過(guò)電磁場(chǎng)與電場(chǎng)、電磁場(chǎng)與熱場(chǎng)和電磁場(chǎng)與結(jié)構(gòu)等物理場(chǎng)相互耦合分析產(chǎn)品，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能減少產(chǎn)品問(wèn)題。特舉辦“ANSYS Workbench電機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、模態(tài)、振動(dòng)仿真實(shí)例”培訓(xùn)。詳情請(qǐng)參見(jiàn)第四部分“內(nèi)容大綱”。
時(shí)間地點(diǎn)
時(shí)間：2019年4月19日-4月22日（第一天報(bào)到，授課3天）
地點(diǎn)：江蘇*無(wú)錫
主講專家
該課程講師，具有13年電機(jī)設(shè)計(jì)及仿真分析經(jīng)驗(yàn)，具備電機(jī)結(jié)構(gòu)及電磁等多物理場(chǎng)耦合仿真分析能力，一直對(duì)外提供技術(shù)咨詢服務(wù)，具有扎實(shí)的數(shù)值計(jì)算理論基礎(chǔ)；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件。培訓(xùn)40多場(chǎng)次，學(xué)員上千人。
內(nèi)容大綱
報(bào)名費(fèi)用
標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：3980元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。
展開(kāi) 
電機(jī)設(shè)計(jì) | 利用Ansys Motor-CAD NVH調(diào)諧分析噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（內(nèi)含演示視頻）
本文原刊登于Ansys.com：《Analyzing Noise, Vibration, and Harshness With Ansys Motor-CAD NVH Tuning》
作者： Shi-Uk Chung | Ansys 高級(jí)應(yīng)用工程師
編輯整理：王楊 | Ansys 主任應(yīng)用工程師
噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）是電機(jī)設(shè)計(jì)與性能的關(guān)鍵因素。過(guò)高的NVH會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品壽命縮短、維護(hù)成本增加和客戶滿意度下降。因此，在設(shè)計(jì)早期階段解決NVH挑戰(zhàn)至關(guān)重要，以避免設(shè)計(jì)階段后期出現(xiàn)重大NVH問(wèn)題。
電機(jī)NVH分析本質(zhì)上是一個(gè)結(jié)合了電磁和機(jī)械分析的、復(fù)雜的多物理場(chǎng)問(wèn)題——因?yàn)?em>電機(jī)NVH問(wèn)題通常源于電磁力與結(jié)構(gòu)組件（如定子）之間的相互作用。因此，全面了解電機(jī)的電磁和機(jī)械屬性對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其NVH性能至關(guān)重要。
Ansys Motor-CAD電機(jī)設(shè)計(jì)工具是一款專用解決方案，可用于在整個(gè)扭矩-速度范圍內(nèi)對(duì)電機(jī)進(jìn)行多物理場(chǎng)仿真。利用該工具，用戶能夠在同一個(gè)用戶界面中評(píng)估電磁、熱和機(jī)械性能。將電磁和機(jī)械模塊集成到Motor-CAD軟件中，可實(shí)現(xiàn)快速NVH分析，從而促進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的迭代優(yōu)化。這種方法使用戶能夠調(diào)整關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)（例如繞組配置、轉(zhuǎn)子和定子幾何結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)材料），并快速評(píng)估其對(duì)NVH性能的影響。此外，這種靈活性有助于用戶在性能、成本和NVH特性之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。
為了進(jìn)行快速NVH分析，Motor-CAD軟件使用一種分析機(jī)械模型，將定子幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，其在剛度計(jì)算方面有局限性。例如，當(dāng)齒底較寬時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況——如圖1所示，齒部幾何結(jié)構(gòu)會(huì)影響定子軛剛度。
圖2比較了未調(diào)諧的Motor-CAD等效輻射功率（ERP）水平與圖1所示電機(jī)在Ansys Mechanical結(jié)構(gòu)有限元分析（FEA）軟件中的結(jié)果。
展開(kāi) 【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓(xùn)—電機(jī)多場(chǎng)耦合仿真（電磁、流體、振動(dòng)、噪聲耦合分析）
電機(jī)多場(chǎng)耦合仿真（電磁、流體、振動(dòng)、噪聲耦合分析）
培訓(xùn)背景
電機(jī)，特別是現(xiàn)代高效能電機(jī)和新型永磁電機(jī)，作為工業(yè)領(lǐng)域最為重要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其直接/間接用電量占到了工業(yè)領(lǐng)域總用電量的近75%，如何在電機(jī)方案設(shè)計(jì)前期有效提升產(chǎn)品的效率？如何在保證效率的同時(shí)綜合提升電機(jī)的散熱性能指標(biāo)？如何優(yōu)化電機(jī)振動(dòng)和噪音？如何盡可能的壓縮產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本？上述問(wèn)題嚴(yán)重制約著電機(jī)研發(fā)、設(shè)計(jì)企業(yè)和研究院所的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，以及產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力提升。
為了推進(jìn)中國(guó)電機(jī)設(shè)計(jì)企業(yè)和院所的產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力提升、解決電機(jī)設(shè)計(jì)工程師在實(shí)際設(shè)計(jì)中面臨的工程問(wèn)題；同時(shí)，也為了讓廣大電機(jī)設(shè)計(jì)工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機(jī)多物理場(chǎng)耦合分析高級(jí)功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開(kāi)辦 “電機(jī)多場(chǎng)耦合仿真（電磁、流體、振動(dòng)、噪聲耦合分析）”專題班，幫助您全面了解ANSYS軟件最新功能與使用技巧，解答您在軟件使用中的疑惑與問(wèn)題，并將上述軟件的各項(xiàng)功能靈活高效地應(yīng)用于仿真中，解決目前一些研究熱點(diǎn)中的仿真難題，提升高效電機(jī)產(chǎn)品研制和設(shè)計(jì)效率。
培訓(xùn)合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓(xùn)認(rèn)證證書(shū)。
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