《ansys-电机电磁、震动和噪声分析流程》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ansys-电机电磁、震动和噪声分析流程（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电机电磁、震动和噪声分析流程简介 本例将重点展示，如何在ANSYS Workbench平台下，电机的电磁、震动和噪声的耦合分析流程。 本例以永磁同步电机模型为例。在Maxwell 2D中，利用该电机的1/8模型，计算定子内表面径向和切向磁拉力；然后在ANSYS Mechanical中进行该电机三维定子的谐响应分析；最后在ANSYS Mechanical ACT中进行三维声场分析。 在Workbench中，Maxwell中计算的定子内表面径向和切向磁拉时域力密度分布，作为激励源，耦合到Mechanical 中进行频域的谐响应分析；谐响应分析的结果，作为激励耦合到ANSYS Mechanical
2、ACT 中，作为噪声分析的激励。 本例目的在于展示电磁场、谐响应以及声场的耦合分析和数据传递流程，描述关键步骤。如要查看具体操作，可查看ANSYS公司的其他相关培训教程。 软件要求 本例中的电磁、震动和噪声的耦合分析，需要需要使用Maxwell V2014 、ANSYS Mechanical R15版本。 需要安装ANSYS Workbench ，并且Maxwell、 Mechanical都集成到Workbench界面中。 需要安装并激活 Acoustics ACT 选项,1,导入Maxwell 文件 选择 Workbench 菜单 File Import 将默认的文件类型改为 Maxwell
3、 Project File (*.mxwl) 浏览到 Maxwell 文件保存的路径 选择文件 “Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.mxwl”，并打开。,启动ANSYS Workbench 启动Workbench 选择 Windows 开始菜单，点击 All Programes ANSYS 15.0 Workbench 15.0 确保Maxwell 2D、Harmonic Response 等求解器，显示在Workbench左侧的窗口中，如右图。 导入Maxwell Project 文件 用户可以在 Workbench 中启动 Maxwell 2D
4、，并新建分析 project；也可以在Workbench 导入已有的 Maxwell project 文件。本例采用后者。,2,启动 Maxwell 导入 Maxwell 文件成功后，在 Workbench 的工作区会出现一个Maxwell Design。 启动 Maxwell 双击 Maxwell Design 上的 Maxwell 2D 标签，弹出 Maxwell 2D界面。 Maxwell 分析模型介绍 分析模型为 Prius 电机的二维分析模型。 瞬态分析模型的各项设置已经设置好。 如需要详细了解如何设置电机的瞬态分析模型，请查看其他相关培训文件。 Maxwell 模型修改 为了精确分
5、析定子齿部的径向电磁力，并将力密度的分布耦合到后续的谐响应分析中。需要将定子齿部“分割”出来，并施加更细密的网格剖分。,3,几何模型修改 修改选择模式 选择菜单 Edit Select Objects ； 或从键盘，点击快捷键 “O” 。 复制定子铁心 用鼠标，在图形窗口点击定子铁心。 点击，菜单 Edit Copy 点击，菜单 Edit Paste 在模型列表里面，会多出来一个物体 Stator1。 建一个辅助圆 点击菜单 Draw Circle ； 在坐标输入区域，输入圆心的坐标点 X:0 ； Y:0 ； Z:0 ；点击回车键确定。 在坐标输入区域，输入半径 dX:84 ； dY:0 ；
6、dZ:0 ；点击回车键确定。 在模型列表里面，会出现新部件 Circle3 。 建立定子齿尖部分模型 按住Ctrl 键，先选择物体Stator1，再选择Circle3 点击菜单， Modeler Boolean Intersect 点击 OK 按钮 建立定子背板模型 按住Ctrl 键，先选择物体Stator1，再选择Stator1 点击菜单， Modeler Boolean Subtract 在弹出的窗口中，选择Blank Parts:Stator1；Tool Parts: Stator1 选择 Clone tool objects before subtracting: 点击 OK 按钮 修
7、改定子齿尖模型属性 在模型列表选择物体Stator1，右键点击Properties 在弹出的属性窗口中，将 Name 改成 ToothTips 点击菜单 Modeler Boolean Separate Bodies,4,网格剖分 在原有网格剖分的基础上，加密网格剖分 加密定子齿尖网格剖分 按住Ctrl 键，依次选择6个定子齿尖模型 点击菜单Maxwell 2D Mesh Operations Assign OnSelection Length Based 在弹出的 Element Length Based Refinement 窗口中， 将 Name 改成 Length_ToothTips
8、Restrict length of Elements: Maximum Length of Elements: 0.25 mm 点击 OK 改善曲线网格剖分 选中所有的物体（ Ctrl + A） 点击菜单 Maxwell 2D Mesh Operations Assign Surface Approximation 在弹出的 Surface Approximation 窗口中， 将名字改成 SurfApprox_ToothTips 设置 maximum surface deviation (length) 为 0.001 mm 点击 OK,5,调整仿真时间与步长 双击 Projects 管理
9、窗口上的 AnalysisSetup1 设置仿真停止时间 Stop Time 为10ms 设置时间步长 Time Step 为 50us 点击 OK 激活瞬态电磁场与谐响应分析的耦合分析选项 激活瞬态电磁场与谐响应分析耦合分析选项 点击菜单Maxwell2D Enable Harmonic Force Calculation 在弹出的Enable Harmonic Force Coulping 窗口中， 选中Enable Force Calculation， 在每一个齿尖模型的选择框中，打勾如下图。 点击 OK 。 Maxwell将会在最后一个完整周期， 计算每一个选中物体的瞬时电磁力， 并通
10、过傅里叶分析，转化成频域的 电磁力数据，频率范围是从直流到 DC to 1/(2*dT).,6,模型Validation检验 检验 Maxwell 模型 点击菜单 Maxwell 2D Validation Check 点击 Close 按钮 Note：在信息窗口中，参看错误和警告信息；如有错误信息，需按照提示修正错误。 Maxwell 求解 Maxwell求解 点击菜单 Maxwell 2D Analyze All 查看 Maxwell 仿真结果 关闭 Maxwell 关闭 Maxwell 界面 点击菜单File Close Desktop 保存 Workbench Project 保存 W
11、orkbench Project 返回到 Workbench 主界面中 选择菜单 File Save 保存为文件名 “Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.wbpj”,7,安装并激活Acoustics ACT选项 在Workbench主界面下，安装噪声计算插件Acoustics ACT。主要该插件只需要安装一次，若以前安装过，则可以跳过本步骤。 点击 Workbench 菜单Extensions Install Extension 在弹出的对话框中，选择 ”*.wbex” 文件(例如， ExtAcoustics_150.26.wbex)。 安装插件 激
12、活Acoustics ACT选项 点击 Workbench 菜单Extensions Manage Extensions 在弹出的 Manage Extensions 对话框中，选中 ExtAcoustics前面的单选框 激活 Beta 选项 激活Beta选项 点击 Workbench 菜单Tools - Options - Appearance 选中Beta Option前的单选框,8,建立谐响应分析系统 新建谐响应分析 在 Workbench 的 Analysis System 窗口中，选择Harmonic response。并将Harmonic response 拖拽到Project S
13、chematic 窗口中 Maxwell 的右边。 导入谐响应分析几何模型 导入谐响应分析几何模型 右键点击 Harmonic response 分析上的 Geometry（B3）， 选择Import Geometry Browse ， 选择培训用文件 “stator.x_t”。 链接 Maxwell 与 Harmonic response 用鼠标连接 Maxwell 2D的下的 Solution（A4）与 Harmonic response 下的Setup（B5）,9,Update Project 右键选择 Maxwell2D 下面的 Solution 标签 (A4) ，然后点击update
14、 启动 ANSYS Harmonic response 双击谐响应分析中的 Model 标签（B4） 在弹出的谐响应分析界面中，会自动出现一个用于 Maxwell 数据耦合的标签。 ANSYS Harmonic response 单位设置 点击菜单 Units Metric (mm, kg, N, s, mV, mA),10,创建 Named Selection 为了便于选择操作，预先定义几个Named Selection 创建定子内表面 Named Selection “ToothTip” 将选择模式切换到面，在图形窗口用鼠标选择任意一个定子齿的内表面 右键点击 Create Named S
15、election 在弹出的 Selection Name 对话框中，输入Named Selection的名字为ToothTips 选中Apply Geometry Items of Same 下面的 Size 单选框 此时，应该定义了一个名为ToothTips 的 Named Selection，它包含定子的48个内表面 创建固定用孔的Named Selection “Bolts” 方法与上一步类似,11,选择定子外表面的所有240个面，创建创建定子外表面的Named Selection “Stator_shell” 新建柱坐标系 新的柱坐标系用于显示径向的变形和应力分布。 新柱坐标的圆心为坐
16、标原点。 ANSYS Harmonic response 模型检查 确认定子外壳与定子之间。接触良好，有一个 “Bonded Contact”的设置。,12,Harmonic response 网格剖分 点击 Harmonic response 下面的 Mesh 标签，在属性窗口中定义下图设置 右键 Generate Mesh,13,导入Maxwell电磁力 在Harmonic response 左侧的Project栏里面，左键点击Import Remote Loads (Maxwell2DSolutions)， 在属性窗口中， 将 scooping method 改成 Named Selection 将下一行的 Named Selection 改成预先定义的ToothTips 右键点击Import Remote Loads (Maxwell2DSolutions)，并左键点击Generate Remote loads 每一个定子齿部的电磁力/转矩被导入到谐响应分析中 查看从Maxwell耦合过来的转矩和力分布 点击Import Remote Loads (Maxwe
