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一、軟件概述ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強(qiáng)大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機(jī)電等多個(gè)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進(jìn)算法，能夠精確模擬各種復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，為工程師和科研人員提供可靠的設(shè)計(jì)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(chuàng)建二維和三維電磁模型。

圖61 A記權(quán)聲壓級 4.結(jié)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(jìn)行電機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)噪聲仿真的操作流程，對電機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)需要充分考慮電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 以上文章來源于ANSYS，作者ANSYS中國

利用Ansys仿真軟件歸納總結(jié)出電機(jī)的振動(dòng)及噪聲特性，在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上對電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，以抑制振動(dòng)噪聲，結(jié)合Ansys仿真軟件對優(yōu)化前后兩種電機(jī)進(jìn)行電磁仿真、模態(tài)分析、振動(dòng)仿真、噪聲仿真，以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性。 1永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu) 如圖1所示為本文所研究商用電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)徑向示意圖。

圖61 A記權(quán)聲壓級4.結(jié)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(jìn)行電機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)噪聲仿真的操作流程，對電機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)需要充分考慮電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。文章來源：西莫電機(jī)論壇

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)行三維聲場分析。

由于電機(jī)的電磁振動(dòng)是電機(jī)電磁場和電機(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。

3.1 電機(jī)結(jié)構(gòu)部件對模態(tài)的影響 在ANSYS Workbench有限元仿真環(huán)境下,對定子鐵心加繞組、定子系統(tǒng)(定子鐵心+繞組+外殼)和整機(jī)(定子系統(tǒng)+轉(zhuǎn)子+磁鋼+轉(zhuǎn)軸等)這3種結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行材料定義、網(wǎng)格劃分以及接觸定義等設(shè)置。徑向振動(dòng)形式表現(xiàn)為橢圓形、三角形、四邊形、五邊形、圓形，依次被稱為二階、三階、四階、五階和零階徑向模態(tài)振型。

磁屏蔽設(shè)計(jì)的實(shí)際車間，研究不同形狀的磁屏蔽，如標(biāo)準(zhǔn)和狹縫屏蔽的有效性要求電磁學(xué)的基本理解無需使用ANSYS Maxwell電路基礎(chǔ)基本3D幾何概念安裝了ANSYS Maxwell的計(jì)算機(jī)致力于學(xué)習(xí)和實(shí)踐描述利用ANSYS Maxwell釋放電磁設(shè)計(jì)的力量在當(dāng)今技術(shù)驅(qū)動(dòng)的世界中，電磁設(shè)計(jì)是無數(shù)創(chuàng)新的核心，從電動(dòng)汽車和可再生能源系統(tǒng)到醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化和航空航天應(yīng)用

采用Ansys仿真平臺，能夠?qū)C(jī)器人用的電機(jī)、電機(jī)控制器、PCB板、電源、電池等，進(jìn)行電磁性能、電磁兼容性能、溫度性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等多物理場的仿真分析和優(yōu)化，協(xié)助用戶設(shè)計(jì)出性價(jià)比高、性能穩(wěn)定的機(jī)器人。

通過低頻電磁場仿真可以分析得出電機(jī)的磁場分布、電磁力、轉(zhuǎn)矩、功率等性能指標(biāo)，從而優(yōu)化電機(jī)的設(shè)計(jì)方案，提升電機(jī)性能。不僅如此，仿真分析還可實(shí)現(xiàn)在電機(jī)打樣前多次調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，能夠有效降低電機(jī)廠家打樣成本，提高研發(fā)生產(chǎn)效率和樣機(jī)出廠質(zhì)量，逐漸成為電機(jī)設(shè)計(jì)制造過程中的重要環(huán)節(jié)。

開關(guān)磁阻電機(jī)電磁計(jì)算分析在電機(jī)設(shè)計(jì)、性能預(yù)測、降低成本、提高效率和可靠性以及智能化設(shè)計(jì)等方面都具有重要的必要性。因此，在開關(guān)磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中，進(jìn)行電磁計(jì)算分析是不可或缺的一環(huán)。開關(guān)磁阻電機(jī)的電磁計(jì)算涉及多個(gè)方面，包括磁鏈、電感、電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩等。電磁計(jì)算分析能夠準(zhǔn)確預(yù)測開關(guān)磁阻電機(jī)的各項(xiàng)性能參數(shù)，如轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、效率、功率因數(shù)等。這些性能參數(shù)是電機(jī)設(shè)計(jì)和選型的重要依據(jù)。

目前，電機(jī)的振動(dòng)噪聲研究主要有以下幾個(gè)方面:研究電機(jī)的固有頻率和振動(dòng)模態(tài)以避免共振的發(fā)生，計(jì)算電機(jī)的電磁力波，研究電磁力波引起的電機(jī)的諧響應(yīng)，研究磁致伸縮引起的電磁振動(dòng)，研究加工工藝對電機(jī)振動(dòng)噪聲的影響等。有關(guān)非晶電機(jī)電磁振動(dòng)的研究相對較少。

圖13 通過Simcenter工具組合實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(tuán)隊(duì)解決NVH問題用到的一個(gè)模型，上述案例中，對于電機(jī)電磁噪聲，是通過修改電機(jī)結(jié)構(gòu)來避免共振，抑制電機(jī)殼體振動(dòng)降低電機(jī)電磁噪聲的，相當(dāng)于是在傳遞路徑上進(jìn)行優(yōu)化。

MANATEE是專業(yè)的電機(jī)電磁噪聲設(shè)計(jì)與分析軟件，能夠直指電機(jī)電磁噪聲的根源問題，本文介紹MANATEE軟件中的快速定位噪聲激勵(lì)源的功能。

圖12 通過Simcenter工具組合實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(gè)模型，上述案例中，對于電機(jī)電磁噪聲，是通過修改電機(jī)結(jié)構(gòu)來避免共振，抑制電機(jī)殼體振動(dòng)降低電機(jī)電磁噪聲的，相當(dāng)于是在傳遞路徑上進(jìn)行優(yōu)化。

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、多物理場耦合模塊、優(yōu)化模塊等。能夠快速計(jì)算評估電機(jī)從0啟動(dòng)至上萬轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn)行過程的振動(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)角度對電機(jī)的電磁振動(dòng)噪聲進(jìn)行優(yōu)化。