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電機多轉速工況的NVH分析

2022-02-19 23:03:02·  來源：汽車NVH云講堂  
　
對于電機設計來說，電機的NVH特性是非常重要的。電機的噪聲中主要包含三種成分：電磁噪聲、機械噪聲、流體噪聲。對汽車驅動電機來講，電磁噪聲是電機三大噪聲源
對于電機設計來說，電機的NVH特性是非常重要的。電機的噪聲中主要包含三種成分：電磁噪聲、機械噪聲、流體噪聲。對汽車驅動電機來講，電磁噪聲是電機三大噪聲源的主要部分。電磁噪聲主要由電機定子轉子之間的氣隙磁場產(chǎn)生的電磁激振力作用定子齒上，使定子鐵心及機殼產(chǎn)生振動響應，從而通過機殼周圍空氣向外輻射噪聲。電磁噪聲從CAE仿真的角度來講，它是一個非常典型的多物理場耦合的問題。
本文將著重介紹利用Ansys2019R2最新版本的最新技術，如何實現(xiàn)電機多轉速工況下由電磁力引起結構振動噪聲的分析流程(之前版本只限于某個指定轉速工況下的電磁振動噪聲分析，無法自動實現(xiàn)多轉速工況下的分析流程及噪聲瀑布圖的輸出；而Ansys2019R2可以實現(xiàn)這個功能)。另外本文下面顯示的模型僅供為了說明分析流程之用。
首先、在Workbench平臺中搭建電機整個多物理場耦合的NVH分析流程。
Workbench平臺中搭建電機多物理場耦合的NVH分析流程
然后、在Maxwell中建立電磁場模型，并對電機轉速進行參數(shù)化設置：
電磁場模型 電機轉速變量

電機轉速參數(shù)化（這里離散為10個轉速工況）
求解時間等變量的設置：
求解時間和時間步長設置
對Optimetrics——DesignXplorerSetup進行設置：
對DesignXplorerSetup進行設置
取出定子齒尖部分進行加密分網(wǎng)：
切割出定子齒尖并加密分網(wǎng)
開啟諧波力計算選項Enable Harmonic Force…，勾選定子各個齒尖電磁力輸出和電磁力輸出方式Type（注：Object based——集中力方式，Mesh based:——面力密度方式）
勾選諧波電磁力輸出
接著、在Mechanical中建立定子結構有限元、進行模態(tài)分析、基于模態(tài)疊加法的諧響應分析；在ANSYS新版本中諧響應分析的Analysis Settings增加了“Multiple RPMs”功能選項，即可以將Maxwell計算的多個轉速工況的電磁力全部傳遞到Mechanical中。
諧響應分析Analysis Settings設置“Multiple RPMs”
多個轉速工況(10個轉速工況)的電磁力全部傳遞到Mechanical中
可檢查傳遞過來的電磁力的大?。ú煌l率下的幅值和相位角）
最后、進行Mechanical中的聲學分析Harmonic Acoustics: 創(chuàng)建定子機殼周圍空氣域為聲場域，定義聲場輻射邊界條件，直接導入上一步結構諧響應分析獲得的各個轉速工況下定子機殼外表面振動速度激勵，作為聲場分析的激勵源。
建立聲場域和輻射邊界條件
導入上一步結構諧響應分析獲得的各個轉速工況下定子機殼外表面的振動速度，作為聲場激勵
獲得噪聲測試點處的聲壓級瀑布圖
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