ANSYS Maxwell-电机振动噪声多场耦合分析和自动化分析流程

Pref = 2e-5 Pa Microphone
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交流噪声分析
Pressures
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噪声还原
利用噪声声压的Re/Im值 麦克风可以近似为一个线性的转化器， 将声压信号[Pa]转化成电压信号[mV] 将电压信号缩放到可以听到的范围 比较: - 3800Hz的单频信号 - 4400Hz的单频信号 - 多频混合信号 {2400, 3800, 4400, 4800}Hz
ANSYS 电磁、结构、噪声分析能力
• 电机振动和噪声的原因有很多 . • ANSYS为电机的设计分析提供了非常优秀的工具和功能 :
电磁性能分析 电机驱动性能分析
结构分析
通风和散热分析 噪声分析
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电机电磁振动噪声分析流程
• 转子偏心幅度 0%, 25%, 50%
• 多核计算机上同时 求解 • 显示：右边齿尖上 的径向力
• 对径向力进行FFT分 析
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电磁、结构两种耦合方式
直接力密度耦合
• 电磁力通过Workbench 从Maxwell耦合到
Mechanical
• 自动从Maxwell耦合力密度到ANSYS
Mechanical. (2D-2D, 2D-3D, 3D-3D)
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Maxwell 中的力密度
Tangential Force on Tooth Tips
10.00
02_DC-6step_IPM
• 2D边密度和3D面密度 • 用于后续的瞬态结构分析
集总力耦合
• 通过Maxwell的‘EdgeForceDensity’ 计算齿尖
部分的电磁力
• 通过手动和APDL设置集中力 • 用于后续的谐响应分析和噪声分析
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谐响应分析
Frequency response at a selected node location of the model.
Agenda
电机噪声综述
电机振动噪声分析流程
新的无缝集成的噪声自动化分析流程
总结
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电机噪声介绍
Noise Sources
Magnetic
Radial
Self Auxiliaries Load Induced
Mechanical
Aerodynamic
Curve Info
TR FEA1.TORQUE
ANSOFT
SAS IP, Inc.
20.00
Currents
Basic_Inverter1
Curve Info
TR TR RphaseA.I RphaseB.I RphaseC.I
ANSOFT
15.00
12.50
TR
10.00
10.00
5.00
FEA1.TORQUE
-200.00
-250.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 Time [ms] 25.00 30.00 35.00 40.00
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转子偏心模型
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偏心模型电磁力的参数化分析
Magnetic Domain
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Mechanical Domain
交流磁场力的耦合
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交流结构谐响应分析
定子背板表面的切向变形幅值和相位
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注意: ACT Extension 只需要激活一次。
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Maxwell 的简单设置
Select Objects
Default Options Advanced Fourier Transform Options
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电磁力计算
ANSYS Maxwell
时域内的集中力计算
频域内的实部力和虚部力
ANSYS Mechanical
谐响应分析
ANSYS Acoustics
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声压分析
电机电磁分析
SAS IP, Inc.
15.00
Torque
Basic_Inverter1
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交流结构谐响应分析
定子背板表面的径向力幅值和相位
作为噪声仿真的输入源
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交流噪声分析
LSPL
2 2 2 prms preal pimag (dB) 10 log 2 10 log p 2 p2 ref ref
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瞬态力的波形
6 Teeth Forces 200Hz AC Currents
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Maxwell 与谐响应分析耦合的背后
The user has just to link graphically Maxwell and ANSYS Harmonic. Behind the scene line, we: - Compute the Magnetic fields - Compute the Magnetic Forces - Compute a FFT object per object - Couple 2 different geometries incl. symmetries - Couple 2 mesh topologies - Automatically apply the amplitudes and phases - Get the Harmonic Response
7.50
Y1 [A]
20.00 22.50 25.00 27.50 30.00 Time [ms] 32.50 35.00 37.50 40.00
0.00
-5.00
5.00
-10.00
2.50
-15.00
0.00
-20.00 20.00 22.50 25.00 27.50 30.00 Time [ms] 32.50 35.00 37.50 40.00
Magnetic Field Structural Dynamics
谐响应分析
噪声分析
Acoustic Field
Forces
Displacements
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自动化的分析流程
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-25.00
-30.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 Time [ms] 25.00 30.00 35.00 40.00
Radial Force on Tooth Tips
50.00
02_DC-6step_IPM
ANSOFT
-0.00
-50.00
Force (Newtons)
-100.00
-150.00
Curve Info ExprCache(ToothTipRadial_Full1) ExprCache(ToothTipRadial_2) ExprCache(ToothTipRadial_3) ExprCache(ToothTipRadial_4) ExprCache(ToothTipRadial_5) ExprCache(ToothTipRadial_6)
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Thank You
联系方式： www.ansys.com www.ansys.com.cn 021-63351885
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Fluid Cooling Phenomena
Electronic
Switching Harmonics
Slot Harmonics Magnetic Unbalance
Stator Rotor Couplings
Modes of Vibration
Bearings
Balancing Dynamic Eccentricity
激活噪声计算（ ACT ）选项
在Workbench页面激活: 1. 选择 “Install Extension …” 选项 2. 打开对话框，选择“*.wbex” 文件 (e.g., ExtAcoustics_150.26.wbex，可以从网上下载) 3. 安装完毕 4. 选择“Manage Extensions …” 选项 5. 激活 ExtAcoustics
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径向电磁力计算
• 利用气隙磁通密度计算力密度
• Maxwell张力法
– 计算定子上任意一点的力密度 – 计算气隙上某条线上的力密度 – 计算定子齿尖的力密度
• 边的力密度
– Maxwell的默认输出量 – 可以用于计算定子齿尖的集总力
Helps determine that Max Amplitude (1.7mm) occurs at 8710 Hz on the selected vertex
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噪声分析结果
0.5 m
Pres_1 Pres_2 Pres_3 Pressure (Pa)
Static Eccentricity
Foundation
Unbalanced Rotor
Audible Frequencies
20 Hz
3
Elliptical Rotor Surface
60 Hz
261.63 Hz
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4.186kHz
5 kHz
20 kHz
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Pressure vs Freq
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Freq(Hz)
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新的无缝集成的噪声自动化分析流程
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振动噪声分析流程
EM Force EM Force Mapping 电磁场分析
ANSOFT
5.00
0.00
Force (NewtoBiblioteka Baidus)
-5.00
-10.00
-15.00
Curve Info ExprCache(ToothTipTangent_Full1)
-20.00
ExprCache(ToothTipTangent_2) ExprCache(ToothTipTangent_3) ExprCache(ToothTipTangent_4) ExprCache(ToothTipTangent_5) ExprCache(ToothTipTangent_6)