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電機多轉(zhuǎn)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(shè)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(qū)動電機來講，電磁噪聲是電機三大噪聲源
對于電機設(shè)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(qū)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(zhuǎn)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(yīng)，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(shù)，如何實現(xiàn)電機多轉(zhuǎn)速工況下由電磁力引起結(jié)構(gòu)振動噪聲的分析流程(之前版本只限于某個指定轉(zhuǎn)速工況下的電磁振動噪聲分析，無法自動實現(xiàn)多轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置：
電磁場模型 電機轉(zhuǎn)速變量

電機轉(zhuǎn)速參數(shù)化（這里離散為10個轉(zhuǎn)速工況）
求解時間等變量的設(shè)置：
求解時間和時間步長設(shè)置
對Optimetrics——DesignXplorerSetup進(jìn)行設(shè)置：
對DesignXplorerSetup進(jìn)行設(shè)置
取出定子齒尖部分進(jìn)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(jié)構(gòu)有限元、進(jìn)行模態(tài)分析、基于模態(tài)疊加法的諧響應(yīng)分析；在ANSYS新版本中諧響應(yīng)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(zhuǎn)速工況的電磁力全部傳遞到Mechanical中。
諧響應(yīng)分析Analysis Settings設(shè)置“Multiple RPMs”
多個轉(zhuǎn)速工況(10個轉(zhuǎn)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(jìn)行Mechanical中的聲學(xué)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(dǎo)入上一步結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析獲得的各個轉(zhuǎn)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(dǎo)入上一步結(jié)構(gòu)諧響應(yīng)分析獲得的各個轉(zhuǎn)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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