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本案例驗(yàn)證了INTESIM多物理場(chǎng)仿真模塊中的電磁-熱耦合仿真功能，對(duì)渦流場(chǎng)分析和熱場(chǎng)分析及耦合仿真進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，能夠?yàn)閺V大用戶在電器領(lǐng)域中的電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)耦合仿真應(yīng)用提供可行方案。 文章來(lái)源: 英特仿真INTESIM

電機(jī)NVH是一個(gè)多物理場(chǎng)耦合的問(wèn)題，其中涉及到的電磁、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、熱流等領(lǐng)域，對(duì)應(yīng)仿真也需要采用多個(gè)不同領(lǐng)域的求解器聯(lián)合求解。目前，對(duì)于由于電磁載荷引起的電機(jī)噪聲仿真一般采取先進(jìn)行電磁仿真提取電磁力，然后將提取的電磁力加載到結(jié)構(gòu)有限元模型上進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲仿真的流程。電磁仿真需要采用考慮運(yùn)動(dòng)的時(shí)域求解器，因此往往采用2D模型提高仿真分析效率。

該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜電磁系統(tǒng)的快速、全耦合仿真。此前是在AnsysHFSS 2021 R1版本中推出了HFSS網(wǎng)格融合功能，幫助工程師將集成電路（IC）、封裝、連接器、印刷電路板、天線和平臺(tái)整合在統(tǒng)一的Ansys HFSS設(shè)計(jì)中，以預(yù)測(cè)電磁耦合作用。HFSS網(wǎng)格融合功能通過(guò)在組件級(jí)應(yīng)用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，突破了以往諸多瓶頸，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)多核、計(jì)算機(jī)集群并行運(yùn)行或在Ansys Cloud中運(yùn)行。

電磁閥零件名稱及材料多物理場(chǎng)耦合計(jì)算分析流程ANSYS把各物理域軟件集成到同一個(gè)平臺(tái)Workbench下，各模塊之間無(wú)縫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和傳輸，相互之間還能迭代，使仿真模型最大限度接近物理實(shí)際模型。

玄文博等[9]依托Maxwell仿真軟件對(duì)X80鋼管道樣板進(jìn)行靜態(tài)磁化和動(dòng)態(tài)退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現(xiàn)象,獲取了X80鋼的磁化特性曲線。鄭福印等[10]對(duì)鐵磁性材料力磁耦合關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出應(yīng)力與材料磁導(dǎo)率的函數(shù)關(guān)系，對(duì)管壁切向應(yīng)力信號(hào)與管壁表面切向磁場(chǎng)分別進(jìn)行了測(cè)量。

電磁閥零件名稱及材料多物理場(chǎng)耦合計(jì)算分析流程ANSYS把各物理域軟件集成到同一個(gè)平臺(tái)Workbench下，各模塊之間無(wú)縫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和傳輸，相互之間還能迭代，使仿真模型最大限度接近物理實(shí)際模型。

B5%E7%A3%81%E5%9C%BA/425162" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電磁場(chǎng)</a>產(chǎn)生的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%8A%9B/2076111" rel="noopener noreferrer" target="_blank">安培力

各企事業(yè)單位、高等院校及科研院所：COMSOL是一款大型的高級(jí)數(shù)值仿真軟件，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究以及工程計(jì)算，在多物理場(chǎng)耦合分析方面有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，因此被應(yīng)用于各個(gè)相關(guān)科研和產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，在我國(guó)擁有非常廣闊的前景。多物理場(chǎng)耦合仿真分析是近年來(lái)應(yīng)用比較廣泛的有限元仿真分析方法，大大的縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，提高科研效率。

聯(lián)合仿真模型如圖1所示，在Simplorer中搭建SPWM控制電路，在Ansoft中建立電機(jī)電磁分析模型。通過(guò)將外部電路產(chǎn)生的三相電流輸入到電磁分析模型中實(shí)現(xiàn)場(chǎng)路耦合聯(lián)合仿真。電磁激勵(lì)仿真工況為電機(jī)轉(zhuǎn)速3000r/min，負(fù)載為12N·m。

繞組產(chǎn)生振動(dòng)原因是電流繞組中產(chǎn)生電磁力，漏磁場(chǎng)也能使結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生振動(dòng)。電磁噪音產(chǎn)生原因是磁場(chǎng)誘發(fā)鐵心疊片沿縱向振動(dòng)產(chǎn)生噪音，該振動(dòng)幅值與鐵心疊片中磁通密度及鐵心材質(zhì)磁性能有關(guān)，而與負(fù)載電流關(guān)系不大。 電磁力(和振動(dòng)幅值)與電流平方成正比，而發(fā)射聲功率與振動(dòng)幅值平方成正比。變壓器的噪音來(lái)源于變壓器本體和冷卻系統(tǒng)兩個(gè)方面。

在鐵心振動(dòng)模型的研究方面，朱葉葉等［4］、張黎等［5］建立了鐵心材料磁致伸縮的本質(zhì)模型，利用彈性力學(xué)原理描述硅鋼片材料的本構(gòu)關(guān)系，將不同磁感應(yīng)強(qiáng)度下的磁致伸縮應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)力，采用弱耦合的形式對(duì)鐵心應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行仿真分析。祝麗花［6］采用方圈法測(cè)試硅鋼片磁化特性以及材料的磁致伸縮數(shù)據(jù)，建立電磁-結(jié)構(gòu)耦合模型，仿真獲得了鐵心磁場(chǎng)與振動(dòng)位移。

幾何模型已由SOLIDWORKS建模，材料已在COMSOL中配置。 如下圖所示，幾何模型是一個(gè)圓柱形頭螺旋尾的三維結(jié)構(gòu)(材料是柔性橡膠)，以及倆塊NdFeB永磁鐵。其中，倆塊磁鐵緊嵌在圓柱形頭部。 該三維結(jié)構(gòu)置于背景磁場(chǎng)B0中，背景磁場(chǎng)大小和磁感應(yīng)方向均不變。倆個(gè)磁體的磁極方向如藍(lán)色箭頭所示，由南極指向北極(已在COMSOL中配置)。在背景磁場(chǎng)作用下，倆個(gè)磁體受到磁轉(zhuǎn)矩作用

本文通過(guò)對(duì)感應(yīng)電機(jī)斷條故障下的特征磁場(chǎng)產(chǎn)生的附加電磁力進(jìn)行解析計(jì)算，通過(guò)模態(tài)仿真及測(cè)試修正仿真模型參數(shù)，結(jié)合電磁—振動(dòng)—噪聲多場(chǎng)耦合對(duì)故障振動(dòng)噪聲進(jìn)行仿真，從而得出斷條故障所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲特征，并通過(guò)人為的設(shè)置故障進(jìn)行振動(dòng)噪聲試驗(yàn)，驗(yàn)證了基于多場(chǎng)耦合的振動(dòng)噪聲仿真的可靠性。

（Simplorer與twinbuilder是一樣的，新版叫twinbuilder）2.耦合傳遞數(shù)據(jù)Simplorer與Maxwell仿真是弱耦合的方式實(shí)現(xiàn)的，Maxwell向Simplorer傳遞的是電磁力，Simplorer向Maxwell傳遞的是位移。