ansys電機徑向力仿真
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ansys電機徑向力仿真的視頻教程
2024 R1 ANSYS Workbench 永磁電機電磁力、振動噪聲仿真
此課程基于2024 R1 ANSYS Workbench平臺進行永磁電機的電磁振動噪聲仿真課程，其Maxwell電磁力為集中力，通過課程回顧下永磁電機的電磁噪聲問題，詳細講解電磁振動噪聲仿真過程，包括各部分仿真結果的導出及解讀等內容。
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2024 R1 ANSYS Workbench 三相異步電機電磁力、振動噪聲仿真
此課程基于2024 R1 ANSYS Workbench平臺進行三相異步電機的電磁振動噪聲仿真課程，其Maxwell電磁力為集中力，通過課程回顧下三相異步電機的電磁噪聲問題，詳細講解電磁振動噪聲仿真過程，包括各部分仿真結果的導出及解讀等內容。希望通過此課程讓參加學習的使用者能快速掌握新版的2024 R1 Workbench進行三相異步電機的電磁振動噪聲仿真校核。 下面是課程的部分講義內容。
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Ansys 電機NVH仿真分析流程介紹
本次網絡研討會將介紹如何利用Ansys 2020 R1，在有限元環境下，精確分析電機的振動噪聲：利用Maxwell2D/3D快速仿真電機在多轉速下定/轉子表面的頻域電磁力并無縫鏈接到Workbench平臺Harmonic Response模塊進行多轉速諧響應分析，得到電機的ERP Level Waterfall圖，用于分析電機在各轉速下的諧振情況；同時多轉速諧響應分析結果也可傳遞到Harmonic
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ansys電機徑向力仿真的實例教程
01 圓柱結構模態分析
02 圓柱結構受單簡諧激勵
圓柱結構在單簡諧激勵下的振動響應，最大值0.05768mm：
03 圓柱結構受雙簡諧激勵
當兩力相位差180度（等于模態振型的相位差）
圓柱結構的振動響應，最大值
0.11513mm=0.05768mm*2
：
如果兩力同相位：
圓柱結構的振動響應，幾乎沒有變形：
也可能是如下兩個力：
圓柱結構的振動響應，看起來像在轉動（其實沒有轉）：
綜上可得結論：
01 單激勵下，頻率相近則發生共振，激勵位置不影響振型的形式，影響振型的角度。
02 雙激勵下，頻率相近不一定發生共振，和相位關系很大，可能相互疊加，也可能相互抵消。
03 雙激勵下，可能產生的圓柱轉動現象，是一種錯覺，各處此起彼伏看起來像轉動而已。
04 電機中徑向電磁力波的力型
在電機定子避開共振設計中，會提到共振的兩個條件：第一，電磁力的頻率和模態頻率接近；第二，電磁力的力型和模態振型接近。從上文的動畫中，可以看出，激勵之間的相位關系確實影響結構的響應。
電機中的徑向電磁力分布在定子圓柱面上，力型其實就是描述這些電磁力的相位關系。如下圖紅線（某時刻的電磁力幅值分布），其實表達的就是電磁力的相位關系，拿n=3來說，設此刻三個角點的相位是90度，凹進去的三個點，相位則為270度，紅線與黑線的交點則為180度或者0度。下圖紅線也是定子n=3的模態振型。
展開 但由于開槽及飽和效應，斜極后不同段上電磁力相位差并不滿足上述關系，進而導致型斜極及ZigZag斜極并不能有效改善高速區NVH問題。由此說明應該高速區振動噪聲峰值一方面取決于徑向電磁力幅值，另一方面不同段上電磁力的相位將對徑向振動的幅值產生顯著影響。
在電驅動系統早期開發或者NVH優化時，為控制高速區徑向振動問題，通常對徑向電磁力幅值進行控制或優化。但如果忽略了不同段之間徑向力相位的影響，有可能導致優化目標不準確,甚至預期降噪效果與實際降噪效果產生嚴重偏離。
本文借助仿真結果,首先對比理想狀態下即徑向力相位差與斜極角度滿足1式條件下，不同斜極形式對振動噪聲的影響；其次對比實際狀態下不同斜極形式對振動噪聲的影響；最后，提取某電磁方案在迭代優化過程中不同段上徑向電磁力幅值及相位的變化，借此探討如何在優化過程中考慮相位對振動響應的影響，進而得到更加準確合理的優化目標。
1.零階結構模態
本文計算中結構前三階圓柱模態如下圖1.1所示，更高階零階模態超出了本文分析頻段范圍，在此不再展示。前三階零階模態頻率如表1.1所示。
展開 且隨著驅動電機朝著寬調速區間、更高轉速、輕量化等方向的發展，給電機的NVH性能開發帶來了更多的挑戰。電機的NVH涉及的知識較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對永磁同步電機徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡略地介紹清楚其中的機理。
圖1.傳統燃油車和新能源車的NVH問題分布
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本文討論范圍的界定
驅動電機噪聲可以大致分為機械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機理相對復雜，聲品質較差，常表現為高頻的嘯叫，容易引起人們的不適，電磁噪聲是本文討論的范疇。
電機電磁噪聲是由電磁力引起，其中電磁力可以分為麥克斯韋力和磁致伸縮力，一般情況磁致伸縮力的噪聲貢獻較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機的結構，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會導致轉矩波動，進一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導致定子振動從而向結構傳遞振動和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導致的永磁同步電機定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 且隨著驅動電機朝著寬調速區間、更高轉速、輕量化等方向的發展，給電機的NVH性能開發帶來了更多的挑戰。電機的NVH涉及的知識較為交叉，一些概念容易被混淆從而加大理解的難度，本文將針對永磁同步電機徑向電磁力致噪聲，力求用直白的描述簡略地介紹清楚其中的機理。
圖1.傳統燃油車和新能源車的NVH問題分布
1 本文討論范圍的界定
驅動電機噪聲可以大致分為機械噪聲、電磁噪聲、氣動噪聲（液冷則無），其中電磁噪聲機理相對復雜，聲品質較差，常表現為高頻的嘯叫，容易引起人們的不適，電磁噪聲是本文討論的范疇。
電機電磁噪聲是由電磁力引起，其中電磁力可以分為麥克斯韋力和磁致伸縮力，一般情況磁致伸縮力的噪聲貢獻較小，本文只討論麥克斯韋電磁力；按照電機的結構，一般將電磁力分為切向力和徑向力，切向電磁力一般會導致轉矩波動，進一步帶來振動噪聲，而徑向電磁力會導致定子振動從而向結構傳遞振動和向空氣輻射噪聲，如圖2所示。限于篇幅，徑向電磁力導致的永磁同步電機定子振動噪聲是本文討論的對象。
展開 徑向支撐力是評價自擴張血管植入支架的固定有效性的重要項目之一，如果僅通過打樣測試的方法則費時費力費銀子，采用有限元的方法可以快速評估不同支架結構（波數、波高、絲徑、波峰谷弧度等）的徑向支撐力。
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在常規的結構仿真中，我們通常是“已知力，求變形”。但在實際工程中，往往遇到相反的情況：我們知道彈簧需要壓縮多少（比如 2cm），但想知道需要多大的力。
01 案例概述
物理場景：一個四圈半的鋼制彈簧，一端固定，另一端需要拉伸（或壓縮）2cm。
核心目標：求解彈簧達到該變形量時，端部需要施加的載荷大小。
02 軟件設置與詳細步驟
第一步：項目建立與幾何導入
打開
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機轉子應力仿真
1.模型包含電機轉子鐵心和轉軸
2.轉子鐵心與轉軸施加過盈接觸配合
3.轉軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉子鐵心和轉軸的應力和變形情況
5.參考時請考慮仿真模型與實際模型存在的偏差
一、軟件概述
ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機電等多個行業有著廣泛的應用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進算法，能夠精確模擬各種復雜的電磁現象，為工程師和科研人員提供可靠的設計分析工具。
二、核心功能
（一）電磁建模與分析
Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過軟件自帶的建模模塊繪制簡單的幾何形狀
<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">Ansys技術在幫助WEG開發工業電機方面發揮著重要作用，該電機提高了效率和生產率，助力OEM廠商突破創新極限</strong></p><h2><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">科技創新</strong></h2><
新能源汽車電機的NVH（Noise, Vibration, and Harshness，即噪聲、振動、粗糙度）問題是多物理場耦合的復雜問題。電機運行過程中，變化的電磁力不僅會影響電機NVH性能，還會對電磁性能產生影響。在新能源汽車電機的優化設計過程中，將電磁性能和NVH性能作為優化變量同時進行優化是非常必要的。
電機NVH多物理域耦合
本次研討會將展示
堵轉仿真
（1）感應電機堵轉仿真
● 感應電機的堵轉仿真用于計算其堵轉轉矩和堵轉電流，校核電機起動性能
● 堵轉仿真設置
- 轉速設置為0
- 設置三相電壓源
● 堵轉仿真目的和方法
- 目的1：計算起動瞬間最大電流
- 方法：常規瞬態仿真1個同步周期
- 目的2：計算穩態堵轉電流、短路阻抗(短路試驗)
- 方法1:開啟Fast
仿真電機的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)對于合理的電動汽車電磁、振動聲學設計至關重要。本白皮書介紹了如何利用Ansys解決方案在設計階段盡早地、準確地對電機NVH進行分析，以提升車輛NVH表現與安全。這些解決方案可降低企業研發成本，支持電動化交通戰略的實施。Ansys解決方案助力汽車制造商降低電動汽車NVH，提高客戶滿意度，從而贏得行業競爭優勢。
為什么需要NVH分析
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩態熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發熱器件的散熱狀態,得出水冷散熱的仿真效果比常態下的溫度降低約27℃,為實際產品的設計生產提供支撐。
關鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
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實現
本節介紹了一個模擬解像力圖表的例子。
作為一個例子，我們將使用一個等倍率的光學系統，如下圖所示：
首先，檢查該光學系統的MTF。
分辨率圖是用黑白的二進制圖像創建的。
MTF設置如下圖所示：解析圖使用的是 "方波"。
顯示的是短波的MTF。
在物體高度為-20毫米時檢查20個周期/毫米，表明S圖像
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前言
NVH是噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）的縮寫。是衡量汽車電機制造質量的一個綜合性問題，它給汽車用戶的感受是最直接的。車輛的NVH問題是國際汽車業各大整車制造和零部件關注的問題之一
