ansys 電磁噪聲仿真的案例
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 基于ANSYS Workbench平臺的電機電磁噪聲仿真分析
圖61 A記權聲壓級
4.結論
本操作案例僅介紹了如何在ANSYS Workbench平臺上，通過Maxwell電磁模塊與Mechanical模塊進行電機的電磁結構噪聲仿真的操作流程，對電機實際結構進行仿真計算時需要充分考慮電機的結構特點。
以上文章來源于ANSYS，作者ANSYS中國
【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓背景
電機，特別是現代高效能電機和新型永磁電機，作為工業領域最為重要的電能轉換設備，其直接/間接用電量占到了工業領域總用電量的近75%，如何在電機方案設計前期有效提升產品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標？如何優化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產品開發周期、降低產品的開發成本？上述問題嚴重制約著電機研發、設計企業和研究院所的長期穩定發展，以及產品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設計企業和院所的產品設計能力提升、解決電機設計工程師在實際設計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機多物理場耦合分析高級功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開辦 “電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、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題，并將上述軟件的各項功能靈活高效地應用于仿真中，解決目前一些研究熱點中的仿真難題，提升高效電機產品研制和設計效率。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
圖12 Simcenter3D 聲學及結構動力學高級NVH后處理功能
5 工程應用案例
近幾年來，國內各大整車廠和汽車零部件公司都對電機電磁噪聲進行了研究，并且有多篇論文投稿到我們每年的用戶大會上，需要相關文獻的可以找我們技術支持團隊索取。
6 小結
通過西門子Simcenter工具組合可以協助客戶實現整個電機電磁噪聲的仿真流程，如圖12所示。
l Simcenter Magnet 電磁仿真獲取電磁力；
l Simcenter3D Structure 結構動力學求解器計算電機結構振動；
l Simcenter3D Acoustics 聲學求解器計算電機外場輻射噪聲。
圖13 通過Simcenter工具組合實現電機電磁噪聲仿真流程
7 展望
源-傳遞路徑-接收體（Source Transfer-Receiver）模型一直是西門子STS團隊解決NVH問題用到的一個模型，上述案例中，對于電機電磁噪聲，是通過修改電機結構來避免共振，抑制電機殼體振動降低電機電磁噪聲的，相當于是在傳遞路徑上進行優化。另外一方面，我們也可以從激勵源來進行優化，例如通過我們的Simcenter Amesim進行控制策略的優化，在保證輸出扭矩的情況下，減小電磁力的波動，從而優化電機電磁噪聲。
圖14 電機噪聲優化案例
另外，現在的電驅系統的高度集成是一個發展方向，會將電機和減速器集成到一起，對于這類應用，我們會在后續內容中再進行相應的介紹。
文章來源Simcenter ECS 工程咨詢服務
展開 
新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
圖11 Simcenter3D聲學及結構動力學高級NVH后處理功能
5、工程應用案例
近幾年來，國內各大整車廠和汽車零部件公司都對電機電磁噪聲進行了研究，并且有多篇論文投稿到我們每年的用戶大會上，需要相關文獻的可以找我們技術支持團隊索取。
6、小結
通過西門子Simcenter工具組合可以協助客戶實現整個電機電磁噪聲的仿真流程，如圖所示。
Simcenter Magnet 電磁仿真獲取電磁力；
Simcenter3D Structure 結構動力學求解器計算電機結構振動；
Simcenter3D Acoustics 聲學求解器計算電機外場輻射噪聲。
圖12 通過Simcenter工具組合實現電機電磁噪聲仿真流程
7、展望
源-傳遞路徑-接收體（Source Transfer-Receiver）模型一直是西門子仿真與測試解決方案解決NVH問題用到的一個模型，上述案例中，對于電機電磁噪聲，是通過修改電機結構來避免共振，抑制電機殼體振動降低電機電磁噪聲的，相當于是在傳遞路徑上進行優化。另外一方面，我們也可以從激勵源來進行優化，例如通過我們的Simcenter Amesim進行控制策略的優化，在保證輸出扭矩的情況下，減小電磁力的波動，從而優化電機電磁噪聲。
另外，現在的電驅系統的高度集成是一個發展方向，會將電機和減速器集成到一起，對于這類應用，我們會在后續內容中再進行相應的介紹。
有人說汽車NVH是一門“玄學”，因為它是一個十分復雜且難搞的問題。但是，在解決NVH問題的道路上你不會感到孤單，西門子Simcenter仿真與測試解決方案會伴你前行。
展開 基于comsol的三相變壓器電磁、熱、固、噪聲多物理場耦合仿真分析 ￥4500
鐵心產生噪音原因是構成鐵心硅鋼片交變磁場作用下，會發生微小變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率變化做周期性<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%8C%AF%E5%8A%A8/33108" rel="noopener noreferrer" target="_blank">振動</a>，鐵心磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內電磁力所引起。繞組產生振動原因是電流繞組中產生電磁力，漏磁場也能使結構件產生振動。電磁噪音產生原因是磁場誘發鐵心疊片沿縱向振動產生噪音，該振動幅值與鐵心疊片中磁通密度及鐵心材質磁性能有關，而與負載電流關系不大。 電磁力(和振動幅值)與電流平方成正比，而發射聲功率與振動幅值平方成正比。變壓器的噪音來源于變壓器本體和冷卻系統兩個方面。</p><p><br></p><p> 此次采用Comsol制作了三相變壓器 電磁、熱、固、噪聲多物理場耦合模型，分析三相變壓器在多次諧波工況下的表現。
展開 【3月22-25日 長沙】Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲 多場耦合仿真
背景
眼下電磁和機電設備設計工程師們正面臨持續增長的競爭壓力：產品要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產成本；ANSYS Maxwell是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足機電產品工程師的仿真設計需求，提升高品質產品設計能力。Maxwell已集成到ANSYS先進的仿真平臺Workbench中，Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析產品，可以在產品設計階段就能減少產品問題。
ANSYS多物理場解決方案能幫助工程師單獨和綜合分析多種物理力的效果，從而根據需要得到最高保真度的解。ANSYS能夠提供博大精深、經過實踐驗證的求解器技術。將上述求解器技術應用于多物理場仿真，是許多工程師下一步工作的選擇。為此，特舉辦“ANSYS Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲多場耦合仿真”培訓。 詳情請參見第四部分“內容大綱”。
時間地點
時間：2019年3月22日-3月25日（第一天報到，授課3天）
地點：湖南*長沙
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經驗，具備電磁熱等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術咨詢服務，扎實的電磁和數值計算理論基礎；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有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項目經驗。培訓40多場次，學員上千人。
內容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
熟練掌握CAD、Maxwell、ANSYS Workbench、MagNet、MATLAB等軟件。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 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓.pdf
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓-高曉龍.pdf
基于ANSYS的PCB電磁兼容仿真案例
資源效果分析
由于只針對“問題” 區域進行仿真，可使用HFSS 3D Layout的cutoff工具，大大簡化了 仿真計算量，一般配置的計算機即可完成相關仿真。
2.3 結論
“完整” 的地平面對電場和磁場有明顯的“隔離”效果，降低了信號的路徑及其返回路徑“產生”噪聲干擾的風險。過孔與平面間的電源噪聲耦合主要耦合形式是互容，過孔附近的電場特征明顯，場特征 類似“電容器”；過孔的反焊盤設計對過孔耦合平面噪聲有較大幫助，平行板電容器的容量與平板間距成反比，與交疊平板面積成正比。過孔間的噪聲耦合中，回路的磁場特征明顯，場特征類似“變壓器”。信號的返回路徑分析對過孔間的噪聲耦合非常有益，信號返回電流“抵消”信號路徑電流上產生的磁場。因此仿真主要針對不“完整”的地平面和返回路徑不連續的結構進行分析，這大大簡化了單板噪聲干擾仿真的工作量。提取返回路徑不連續物理結構進行電磁分析，并將電磁特征轉換為電氣特征，即S參數。只要分析S參數中表征耦合的數據就可以分析出噪聲耦合的強弱。
文中案例選自《ANSYS電磁兼容仿真與場景應用案例實戰》
展開 
2026 R1 | Ansys電磁仿真專題全面上線
此流程不僅是工程仿真的效率革新范式，更是高科技企業面向未來的核心智能資產，為研發賦能，引領行業邁入AI驅動的智能仿真新時代。
點擊立即報名
11/12 | 仿真自動化降本增效 – Pyaedt SI/PI仿真自動化流程培訓
講師簡介：
郭永生 | Ansys 首席應用工程師
主題簡介：降本增效一直都是企業研發追求的目標之一，特別是近些年人力成本的不斷增加，企業更加關注是不是可以通過自動化流程來減小人力資源的消耗。本課題內容包含了Ansys HFSS 自動化開發的流程，python庫-pyaedt的使用介紹，SI/PI相關自動化流程的開發過程和案例分享，也會為參與用戶提供一套完整的開發模板，幫助用戶快速的將python流程應用到自己的項目中去，減小代碼開發本身造成的學習成本。
點擊立即報名
11/24 | 數模混合電路的EMC正向設計——攝像頭/毫米波/激光雷達的底噪與相噪挑戰
講師簡介：
倪勝 | Ansys 主任應用工程師
主題簡介：在高密度小型化電子系統演進中，電源噪聲已成制約數模混合電路性能的關鍵瓶頸，如ADC、傳感器、毫米波/激光雷達等高敏系統的底噪與相噪。電源噪聲以非線性調制的方式干擾信號鏈路，導致性能劣化。其電磁本質是準靜態場耦合，波長遠超電路尺寸，全波工具不再適合。為此引入電磁特征化仿真方法，從電路視角重構該電磁特征：構建耦合回路模型，揭示噪聲的耦合路徑。從而在設計階段預測與管控噪聲，提升系統在強噪聲環境下的魯棒性。
點擊立即報名
展開 AnsysWB-功率電感器電磁仿真 ￥10
功率電感器通常有一個磁芯來增加它的電感值，從而在保持小尺寸的同時降低了對高
頻的要求，磁芯還減少了對其他設備的電磁干擾。只有粗略的解析公式或經驗公式可
用于計算阻抗，因此設計階段需要借助計算機仿真或測量。
基于ANSYS Workbench的變壓器振動噪聲仿真分析
變壓器性能包括散熱、噪聲、振動、抗短路能力等眾多因素，變壓器作為電站主要設備之一，并且是變電站主要噪聲源設備是研究的重點，因此變壓器的噪聲問題一直是設計人員關注的重點。
本文根據GB/T1094.10變壓器聲級測定標準，結合變壓器額定負載運行工況，基于ANSYS Workbench平臺實現了變壓器噪聲分析，從而在噪聲產生機理上進行深入研究，不僅可以在變壓器設計階段預估噪聲值，還可以為有效降低變壓器噪聲提供科學依據。
2 噪聲分析理論基礎
2.1 電磁分析基礎
電磁場理論由麥克斯韋方程組（如下圖所示）來描述。
求解方法上，數值法優于解析法，近年來電磁場數值解法在工程及科學研究上的應用也越來越廣泛和高效。
電磁場的數值分析和計算通常歸結為求微分方程的解，對于偏微分方程，輔助邊界條件和初始條件即可獲得方程的定解。
ANSYS Maxwell 采用有限元法，將求解區域離散化為”單元“，采用Maxwell方程進行求解。
2.2 結構分析基礎
通過電磁場分析得到鐵芯和繞組所受的電磁力分布，對其進行傅里葉變換，可以得到電磁力各諧波分量的幅值和相位角大小，將其作為簡諧激勵源，進行結構的諧響應分析。
諧響應分析的運動控制方程為：
其中假設F和u做簡諧變化，則：
2.3 噪聲分析基礎
采用聲學有限元法求解聲學Helmholtz方程來計算聲場。
展開 是否需要對IC開展電磁仿真？Ansys有話說~
》
作者： Daniel Nenni
編輯整理：成捷 | Ansys半導體事業部主任應用工程師
自20世紀90年代以來，就已經展開了對芯片金屬結構進行電磁（EM）仿真。最初，該分析僅限于單個器件（例如螺旋電感）。隨著計算機執行計算的能力日益提升，同時仿真芯片上器件的數量也隨之增多，這種發展趨勢在近期迎來頂峰：Ansys宣布HFSS可以在30個小時內求解出整個5.5mmx5.5mm 的5G射頻集成電路（RFIC）。
數十年來，人們一直使用HFSS這一行業黃金標準精度來求解芯片上結構。但是HFSS是否易于使用，而且僅適合電磁仿真專家使用嗎？它是否可以讓精通版圖和SPICE仿真的芯片設計專家使用？要求設計人員同樣也要成為另一款仿真器的專家是否要求過高？設計周期不斷縮短，芯片設計人員不能再默默排隊等候專門負責核心的電磁仿真專家組進行電磁提取。
為了滿足電路設計人員的需求，Ansys研發了RaptorH。在Ansys HFSS的支持下，RaptorH將HFSS求解器整合到原有的RaptorX平臺當中，并一并集成到Cadence Virtuoso設計環境當中。這意味著芯片設計人員現在可以在熟悉的Cadence Virtuoso環境下運行自己的HFSS仿真，無需學習新的軟件界面。此外，RaptorH也為仿真芯片上結構提供了諸多優勢。
RaptorH與Cadence Virtuoso進行集成
第一個優勢在于，RaptorH能夠滿足所有代工廠的標準要求，支持最新至3nm節點的先進工藝加密技術文件，及版圖相關效應（LDE）。此優勢帶來的影響深遠，用戶不必再為獲得準確的模型去猜測后端金屬化的專有材料屬性和厚度，代工廠也不必再擔心泄漏其知識產權。
展開 