谭洪涛新能源电驱NVH性能优化的仿真设计.docxVIP

新能源电驱NVH性能优化的仿真设计

谭洪涛ANSYSChina

目标

高效的电机设计手段，确保满足NVH规范

2?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

挑战

电磁场与结构振动噪声的耦合分析

噪声源的分类

噪声源的建模

定义输出的物理量

仿真优化分析，改进性能

3?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

噪声源的分类

MagneticMechanicalAerodynamicElectronic

RadialAuxiliariesSelfLoadinduced

Switching

harmonics

Slot

harmonics

Magnetic

unbalance

StatorRotor

Vibration

modes

BearingsBalancingStatic

eccentricity

Dynamic

eccentricity

Couplings

Foundation

Fluidcooling

phenomena

Elliptical

rotorsurface

Unbalanced

rotor

4?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

ANSYSSolution

MagneticField

StructuralDynamics

AcousticField

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电磁力与振动分析的两种耦合流程

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1

3

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电机的振动噪声分析与优化

优化前

优化前：电机在3740Hz和4060Hz

处存在共振，噪声分别为65.09和

65.03dB（A）。

加横筋

优化后

优化后：电机在3739Hz和4024Hz处

存在共振，噪声分别为57.83和

62.59dB（A）。

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磁致伸缩效应

在机械应力的作用下，磁性能会发生变化

逆磁致伸缩

电磁场分析变形矢量+

应变和应力张量

磁场力+磁致伸缩

磁致伸缩力结构场分析

应用：

?振动和噪声分析

–变压器

–电机

–作动器

?控制设备

–传感器

?智能材料

在磁场的作用下，几何尺寸会发生变化

8?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

考虑磁致伸缩效应的电磁力计算

?瞬态场分析

?齿尖的受力分析

?可以用于NVH分析

应力影响的B(H)

电磁力

电磁力+磁致伸缩力

齿尖的径向合力齿尖的切向合力

9?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

铁心磁致伸缩噪声分析

?Maxwell瞬态场导出的谐响应力密度(时域)

谐响应

?使用非均匀离散傅里叶变化(NDFT)转化成频域

Maxwell瞬态场

表面力

密度的

FFT分

析结果

噪声

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基于object和基于element的电磁力-谐响应分析耦合(R19)

?基于object的电磁力耦合，耦合的是整个物体所受

到的集中力，耦合之前需要选中耦合的物体。对

于电机而言，需要先分隔定子齿。支持磁致伸缩

力的传递

?基于element的电磁力耦合，耦合的是选中物体的

表面单元每个时间步，所受到的分布电磁力，耦

合过程中，软件会执行傅里叶分析。对于电机而

言，无需分隔定子齿。

11?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

Single-RPMtoMulti-RPMAcousticModeling

ExistsToday–ANSYS2018

TransferForcesGenerateERPand

MechanicalHarmonicAcousticAnalysisMaxwellEMAnalysisMechanicalHarmonicAnalysis

Waterfallplot

12?2016ANSYS,Inc.August27,2018ANSYSPublic

EquivalentRadiatedPower

2019

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