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ANSYS电机NVH分析及多物理场优化解决方案

谭洪涛AnsysChina

大纲

?电驱动系统NVH分析的必要性与难点

?ANSYS电磁-震动-噪声分析流程

?基于电磁和NVH性能的电机多物理场优化分析

?电机噪声品质分析与声音设计

?总结

2

电机NVH分析的必要性

?整车背景噪声低，电驱动系统NVH与噪声表现更突出

?电驱动系统噪声频率高、频带窄，人感觉特别不舒服

?电机、控制器、减速箱、空调等

3

电机NVH分析的难点

?高度多物理场耦合

?电磁场、控制器、结构场、声场

?结构部件高度耦合

?电机、控制器、减速器、驱动桥

?运行工况复杂

?稳定运行与加速工况

?电机自身特点与工艺

?铁芯叠片、绕组工艺、热套等

?多物理场优化

4

ANSYS集成化电机VNH以及声音设计流程

Emag

Simulation

Stator

Excitations

Dynamic

behavior

Acoustic

radiation

Propagationand

transferPath

3DSound

Perception

Soundsimulationinrealcar

orindrivingsimulator

ANSYSWorkbench平台下仿真流程

*Dummymodelof

reductionbox

MaxwellforcetransferMotorsurfacevelocitiestransfer

Inputparameter:

Eccentricitytilt

Outputparameter:

MaxSPLat~1m

Geartransmissionerrorbased

excitation

Objective:Designlighter(Mass165KG)andlownoise(MinimizeSPLat~1m)motor

casingbycontrollingmotorGeartrainhousingtoothwidthandheightasinput

parameters(refernextslide)

*Courtesy:GRABCAD

典型仿真场景

Maxwell3D

GeometryandMeshing

StaticandModal

Boltload

Rotorfaceonwhich

forcestobetakenin

Harmonic

Assemblyweight

FixityElementsize=?/6

?MaxwellmodelisInteriorPermono

?Dynamiceccentricityof0.2mmalon15

deg

Radiation

boundary

Harmonic

Acoustic

LoadsimportfromMaxwellonStatorTooth

MBD

Geartransmissionerrorbasedexcitation

predictionforgearwhinenoise

Fullyreflective

surface

Velocityimportedin

Acousticfrom

structuralharmonic

Loads:50to1500Hz

Resolution:50Hz

GearExcitation

Spectrum

多物理场优化平台

MaxwellOptimetrics

optiSlangDesign

Modeler

Mechanicalw/MechParametric

ANSYS电磁-震动-噪声分析流程2019R2

9

电机NVH分析流程

1.MagneticFieldSolution2.ModalandVibration3.Acoustic4.VRxperience

Frequency[Hz]

Frequency[Hz]

ANSYS2019R2电机多转速NVH仿真流程

不再基于ACT插件，完全自动化的分析流程

‐在Maxwell中对转速进行DesignXplorer参数化分析

‐多转速电磁力（集中力或分布力）自动导入Mechanical/HarmonicResponse

模块

‐自动进行多转速谐响应分析，输出ERPLevel瀑布图

多转速NVH分析流程设置:Maxwell

Objectvs.Element-Based

“AngularVelocity”asvaria