電磁振動(dòng)
關(guān)注創(chuàng)建者：南岳 創(chuàng)建時(shí)間：2018-06-28
電磁振動(dòng)的視頻教程
電磁振動(dòng)解析講座
電磁振動(dòng)解析講座 適用人群： 電機(jī)設(shè)計(jì)工程師、NVH工程師、電機(jī)專業(yè)學(xué)生；振動(dòng)噪聲分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化 電磁振動(dòng)解析講座（免費(fèi)）【已結(jié)束】 直播時(shí)間：2020-07-16 19:30 近年來(lái)的研究開(kāi)發(fā)中，電機(jī)等電氣設(shè)備的振動(dòng)噪音評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)越來(lái)越受到關(guān)注。在預(yù)測(cè)時(shí)，作為電氣設(shè)備中激振力的來(lái)源，電磁力的仿真尤其重要。然而，這些力雖然都稱為電磁力，它們的起因缺不盡相同。
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2024 R1 ANSYS Workbench 永磁電機(jī)電磁力、振動(dòng)噪聲仿真
此課程基于2024 R1 ANSYS Workbench平臺(tái)進(jìn)行永磁電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲仿真課程，其Maxwell電磁力為集中力，通過(guò)課程回顧下永磁電機(jī)的電磁噪聲問(wèn)題，詳細(xì)講解電磁振動(dòng)噪聲仿真過(guò)程，包括各部分仿真結(jié)果的導(dǎo)出及解讀等內(nèi)容。
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2024 R1 ANSYS Workbench 三相異步電機(jī)電磁力、振動(dòng)噪聲仿真
此課程基于2024 R1 ANSYS Workbench平臺(tái)進(jìn)行三相異步電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲仿真課程，其Maxwell電磁力為集中力，通過(guò)課程回顧下三相異步電機(jī)的電磁噪聲問(wèn)題，詳細(xì)講解電磁振動(dòng)噪聲仿真過(guò)程，包括各部分仿真結(jié)果的導(dǎo)出及解讀等內(nèi)容。希望通過(guò)此課程讓參加學(xué)習(xí)的使用者能快速掌握新版的2024 R1 Workbench進(jìn)行三相異步電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲仿真校核。 下面是課程的部分講義內(nèi)容。
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電磁振動(dòng)的實(shí)例教程
摘要
電磁振動(dòng)噪聲是電機(jī)振動(dòng)噪聲的主要噪聲源，直接影響電機(jī)的NVH特性，而電磁力是影響電磁振動(dòng)噪聲的主要原因。本文基于解析推導(dǎo)法和Ansys多物理仿真平臺(tái)，針對(duì)一臺(tái)250 kW的商用電動(dòng)車(chē)用永磁同步電機(jī)進(jìn)行研究并對(duì)其電磁振動(dòng)進(jìn)行了分析，指岀電機(jī)氣隙磁密的變化將會(huì)影響電機(jī)定子齒受到的電磁力，從而影響電磁振動(dòng)噪聲。本文提岀了一種通過(guò)在轉(zhuǎn)子表面增加凹口的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以削弱電磁振動(dòng)噪聲，并對(duì)改進(jìn)前后電機(jī)的電磁、模態(tài)、振動(dòng)、噪聲進(jìn)行仿真計(jì)算與對(duì)比分析。經(jīng)過(guò)對(duì)比優(yōu)化前后的分析結(jié)果可知，優(yōu)化后的電機(jī)方案在保證平均轉(zhuǎn)矩基本不變的前提下，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)得到降低，電磁振動(dòng)噪聲得到削弱。
關(guān)鍵詞
模態(tài)分析；電磁振動(dòng)及噪聲；NVH；電磁激振力；永磁同步電機(jī)
0 引言
自2020年9月國(guó)家明確提出“雙碳”目標(biāo)以來(lái), 各行各業(yè)都面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，其中電動(dòng)化是節(jié)能減排的主要途徑，新能源行業(yè)、電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是碳達(dá)峰及碳中和的主力軍[1]%而隨著駕駛員及乘客對(duì)駕駛、乘坐舒適度、噪音水平的需求的日漸趨升,噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度即NVH指標(biāo)成為各大零部件提供商和汽車(chē)制造商最關(guān)注的問(wèn)題之一。與傳統(tǒng)燃油車(chē)不同，電機(jī)代替內(nèi)燃機(jī)為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力， 所以對(duì)電動(dòng)汽車(chē)振動(dòng)噪聲的研究應(yīng)該圍繞電機(jī)展開(kāi)。永磁同步電動(dòng)機(jī)（PMSM）具有結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單、體積和重量較小、電機(jī)損耗較小、功率因數(shù)和效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此，PMSM作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于新能源電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域[2]。
電機(jī)的振動(dòng)和噪聲主要有三個(gè)來(lái)源：電磁振動(dòng)和噪聲、機(jī)械振動(dòng)和噪聲以及空氣噪聲。空氣噪聲在無(wú)風(fēng)扇和低轉(zhuǎn)速下，其噪音分貝值較小，一般情況下可以忽略。同時(shí)，隨著近年來(lái)材料加工和工藝領(lǐng)域和的不斷進(jìn)步，機(jī)械振動(dòng)及其產(chǎn)生的噪聲也可以排除掉，因此如何減小電磁振動(dòng)是削弱電機(jī)振動(dòng)的重中之重。
展開(kāi) 電機(jī)的振動(dòng)是目前電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最關(guān)注的問(wèn)題，分別由電磁振動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、氣體振動(dòng)三部分組成。
電磁振動(dòng)：是由電機(jī)氣隙中磁場(chǎng)的相互作用，在轉(zhuǎn)子和定子上產(chǎn)生隨時(shí)間和空間變化的電磁力，使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。
機(jī)械振動(dòng)：是由轉(zhuǎn)子的不平衡、軸承等機(jī)械結(jié)構(gòu)或裝置引起的振動(dòng)。
氣體振動(dòng)：是由電機(jī)通風(fēng)部件中的空氣流動(dòng)或由空氣動(dòng)力引起的振動(dòng)。
電磁振動(dòng)是許多大中型電機(jī)的主要振動(dòng)源。由于電機(jī)的電磁振動(dòng)是電機(jī)電磁場(chǎng)和電機(jī)結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果，那么利用磁-固耦合振動(dòng)理論來(lái)研究電機(jī)的電磁振動(dòng)是尋找電機(jī)電磁振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理以及解決電機(jī)電磁振動(dòng)最有效的方法。
展開(kāi) 電磁振動(dòng)：是由電機(jī)氣隙中磁場(chǎng)的相互作用，在轉(zhuǎn)子和定子上產(chǎn)生隨時(shí)間和空間變化的電磁力，使電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。
機(jī)械振動(dòng)：是由轉(zhuǎn)子的不平衡、軸承等機(jī)械結(jié)構(gòu)或裝置引起的振動(dòng)。
氣體振動(dòng)：是由電機(jī)通風(fēng)部件中的空氣流動(dòng)或由空氣動(dòng)力引起的振動(dòng)。
電磁振動(dòng)是許多大中型電機(jī)的主要振動(dòng)源。由于電機(jī)的電磁振動(dòng)是電機(jī)電磁場(chǎng)和電機(jī)結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果，那么利用磁-固耦合振動(dòng)理論來(lái)研究電機(jī)的電磁振動(dòng)是尋找電機(jī)電磁振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理以及解決電機(jī)電磁振動(dòng)最有效的方法。由于電磁力是電機(jī)電磁振動(dòng)的激勵(lì)源，其計(jì)算的精度決定了電機(jī)電磁振動(dòng)的計(jì)算精度， 所以目前在電機(jī)電磁振動(dòng)的研究中大多采用數(shù)值分析法來(lái)計(jì)算電機(jī)的電磁力。
ANSYS電機(jī)電磁-熱-結(jié)構(gòu)振動(dòng)-噪聲耦合分析應(yīng)用
在電機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲計(jì)算分析中，主要包含以下幾個(gè)部分：
動(dòng)力學(xué)分析：包括模態(tài)分析，諧響應(yīng)分析，轉(zhuǎn)子振動(dòng)分析，轉(zhuǎn)子、定子、機(jī)座耦合振動(dòng)分析，定子及底座振動(dòng)分析，共振、臨界轉(zhuǎn)速分析，瞬態(tài)響應(yīng)特性。
噪聲分析：由電機(jī)振動(dòng)引起的振動(dòng)噪聲、電機(jī)風(fēng)扇引起的氣動(dòng)噪聲等。
多物理場(chǎng)耦合分析：電機(jī)電磁、熱、流體、結(jié)構(gòu)相互作用。
將有限元分析軟件應(yīng)用到電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使對(duì)于電機(jī)機(jī)械的計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確，直觀。對(duì)于復(fù)雜的電機(jī)結(jié)構(gòu)，及多變的載荷形式，計(jì)算結(jié)果比傳統(tǒng)計(jì)算手段準(zhǔn)確得多。
異步電機(jī)的力波分析小結(jié)
異步電機(jī)振動(dòng)第一部分振動(dòng)頻率主要的是2f1（二倍電源頻率）的振動(dòng)，主要由氣隙磁場(chǎng)的基波產(chǎn)生；第二部分振動(dòng)頻率是定子和轉(zhuǎn)子齒諧波相互作用的力波，他們是電磁振動(dòng)噪聲的主要分量。
展開(kāi) 1 前言
當(dāng)前新能源汽車(chē)電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲，越來(lái)越受到電機(jī)開(kāi)發(fā)人員的關(guān)注。如何快速定位噪聲源，優(yōu)化電機(jī)振動(dòng)噪聲成為突出問(wèn)題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國(guó)EOMYS工程開(kāi)發(fā)的電機(jī)振動(dòng)噪聲仿真設(shè)計(jì)工具，是全球唯一一款專門(mén)應(yīng)用于電機(jī)電磁-振動(dòng)-噪聲耦合分析設(shè)計(jì)工具。專注于計(jì)算由麥克斯韋電磁力波引起的振動(dòng)噪聲。軟件包括電力電子驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)電磁模擬模塊、機(jī)械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計(jì)算模塊、多物理場(chǎng)耦合模塊、優(yōu)化模塊等。能夠快速計(jì)算評(píng)估電機(jī)從0啟動(dòng)至上萬(wàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行過(guò)程的振動(dòng)噪聲狀態(tài)（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲機(jī)理復(fù)雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個(gè)角度對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法是一種搜索最優(yōu)方案的算法，本文利用遺傳算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多參數(shù)優(yōu)化電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲。
2 基于MANATEE的電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲優(yōu)化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進(jìn)型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設(shè)置遺傳算法計(jì)算參數(shù)
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設(shè)置的參數(shù)為：初始種群數(shù)、進(jìn)化迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)文件等。
展開(kāi) 1 前言
當(dāng)前新能源汽車(chē)電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲，越來(lái)越受到電機(jī)開(kāi)發(fā)人員的關(guān)注。如何快速定位噪聲源，優(yōu)化電機(jī)振動(dòng)噪聲成為突出問(wèn)題。
MANATEE(Magnetic Acoustic Noise Analysis Tool for Electrical Engineering)是法國(guó)EOMYS工程開(kāi)發(fā)的電機(jī)振動(dòng)噪聲仿真設(shè)計(jì)工具，是全球唯一一款專門(mén)應(yīng)用于電機(jī)電磁-振動(dòng)-噪聲耦合分析設(shè)計(jì)工具。專注于計(jì)算由麥克斯韋電磁力波引起的振動(dòng)噪聲。軟件包括電力電子驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)電磁模擬模塊、機(jī)械模擬模塊以及噪聲模擬模塊、變速計(jì)算模塊、多物理場(chǎng)耦合模塊、優(yōu)化模塊等。能夠快速計(jì)算評(píng)估電機(jī)從0啟動(dòng)至上萬(wàn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行過(guò)程的振動(dòng)噪聲狀態(tài)（20~20000Hz人感官范圍）。
由于電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲機(jī)理復(fù)雜，難于定位，很難找到噪聲源。本文從另外一個(gè)角度對(duì)電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行優(yōu)化。遺傳算法是一種搜索最優(yōu)方案的算法，本文利用遺傳算法，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的多參數(shù)優(yōu)化電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲。
2 基于MANATEE的電機(jī)電磁振動(dòng)噪聲優(yōu)化
MANATEE所用遺傳算法為：NSGA2改進(jìn)型遺傳算法。
Step one：在OP_InManatee_prob.m文件中設(shè)置遺傳算法計(jì)算參數(shù)
OP_InManatee_prob.m文件
在此文件中主要設(shè)置的參數(shù)為：初始種群數(shù)、進(jìn)化迭代次數(shù)、目標(biāo)函數(shù)文件等。
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消費(fèi)電子：便攜設(shè)備（遙控器、數(shù)碼相機(jī)）多媒體設(shè)備（數(shù)碼相框、家庭影院）按鍵替代
工業(yè)領(lǐng)域：適用于需長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)備（如工業(yè)控制面板）耐電磁干擾與振動(dòng)
可靠的產(chǎn)品質(zhì)量是基礎(chǔ)，魯渝能源的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)高低溫循環(huán)、鹽霧、振動(dòng)、電磁兼容等多項(xiàng)可靠性測(cè)試，確保交付即穩(wěn)定。完善的售后體系提供7×24小時(shí)技術(shù)支持，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)可實(shí)時(shí)預(yù)警潛在故障，備件庫(kù)確保快速響應(yīng)，對(duì)于大型項(xiàng)目還可提供現(xiàn)場(chǎng)駐場(chǎng)服務(wù)。
AGV無(wú)線充電供應(yīng)商的全棧能力
作為AGV無(wú)線充電供應(yīng)商，魯渝能源構(gòu)建了完整的能力體系。
高壓比例閥的位置反饋機(jī)制是怎樣的？2個(gè)月前
抗干擾能力強(qiáng)：非接觸式設(shè)計(jì)避免了機(jī)械磨損，同時(shí)有效抵御油污、振動(dòng)和電磁干擾，適用于嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境。
全行程線性輸出：提供連續(xù)、線性的反饋信號(hào)（通常為0–10 V或4–20 mA），便于與PLC、運(yùn)動(dòng)控制器等上位系統(tǒng)無(wú)縫集成。
閉環(huán)控制如何提升系統(tǒng)性能？
質(zhì)量流量計(jì)的壽命是多長(zhǎng)？2個(gè)月前
安裝規(guī)范
避免振動(dòng)、電磁干擾，確保前后直管段符合要求，防止氣流擾動(dòng)影響傳感器精度。
定期校準(zhǔn)與維護(hù)
建議每12–24個(gè)月進(jìn)行一次專業(yè)校準(zhǔn)，尤其在關(guān)鍵工藝中，布瑯軻鍶特全球服務(wù)中心可提供原廠校準(zhǔn)與診斷服務(wù)。
避免超量程或干燒
瞬間超壓、無(wú)流體狀態(tài)下通電加熱（對(duì)熱式MFC而言）會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷傳感器。
質(zhì)量流量計(jì)如何安裝和操作？3個(gè)月前
環(huán)境條件：避免高溫、強(qiáng)電磁干擾或劇烈振動(dòng)區(qū)域，以保障傳感器精度。
管路清潔：安裝前徹底吹掃管路，防止雜質(zhì)進(jìn)入流量計(jì)內(nèi)部，影響測(cè)量準(zhǔn)確性甚至損壞設(shè)備。
二、正確安裝步驟
方向確認(rèn)：大多數(shù)質(zhì)量流量計(jì)具有流向標(biāo)識(shí)，請(qǐng)嚴(yán)格按照箭頭方向安裝，反向安裝會(huì)導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。
操作規(guī)范：
一、安裝與布線(必做)：
1.機(jī)械安裝隔離
a.避免將電爪直接安裝在變頻電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、直線電機(jī)等高干擾設(shè)備上,建議采用減需支架或隔離板(如鋁制背板)降低傳導(dǎo)振動(dòng)與電磁耦合。
這使得傳感器能夠精確分析不同水浸程度的變化，并通過(guò)內(nèi)置算法有效過(guò)濾掉電磁、振動(dòng)、凝露和溫度等環(huán)境干擾，極大提升了在工業(yè)環(huán)境中水浸狀態(tài)識(shí)別的準(zhǔn)確性。
WLD水浸傳感器具有穿透性強(qiáng)、測(cè)量精度高、數(shù)字接口抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于電力機(jī)柜、充電樁、地鐵、地下管廊、隧道、井蓋、機(jī)房等防水、漏水檢測(cè)場(chǎng)景。
一期一會(huì) | 什么是柔性PCB？4個(gè)月前
PCB設(shè)計(jì)人員和消費(fèi)類(lèi)電子工程師使用Maxwell軟件來(lái)解決電磁感應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)和電感耦合的EMI/EMC等問(wèn)題。
Ansys HFSS?：高頻電磁仿真的黃金標(biāo)準(zhǔn)，工程師使用HFSS軟件開(kāi)發(fā)基于柔性PCB的具有成本效益、高性能的電路布局和天線。
五、抗干擾設(shè)計(jì)與長(zhǎng)期穩(wěn)定性保障
工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，振動(dòng)、電磁干擾、壓力波動(dòng)等因素可能影響測(cè)量，布瑯軻鍶特采用雙管平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效抵消外部振動(dòng)影響；全密封外殼與EMC電磁兼容設(shè)計(jì)，確保在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)產(chǎn)品通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間老化測(cè)試與循環(huán)驗(yàn)證，確保長(zhǎng)期使用中零點(diǎn)漂移極小，維護(hù)周期長(zhǎng)，降低用戶總擁有成本。
HBK提供全面的振動(dòng)測(cè)試方案，涵蓋：
抗擾性能測(cè)試：評(píng)估機(jī)器人在電磁、振動(dòng)干擾下的穩(wěn)定表現(xiàn)；
地形通過(guò)性測(cè)試：模擬斜坡、碎石等復(fù)雜路況，驗(yàn)證機(jī)器人的適應(yīng)性；
關(guān)節(jié)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試：依據(jù)最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估電機(jī)與減速器的動(dòng)態(tài)性能；
運(yùn)動(dòng)控制測(cè)試：檢測(cè)高速或負(fù)載變化下的振動(dòng)抑制能力；
環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試：在高低溫、濕度等極端環(huán)境下仍保持可靠運(yùn)行。
