基于ANSYS Workbench平台的电机电磁噪声仿真分析

ANSYS Workbench 平台下的电机电磁噪声仿真分析


引言

电动机与发电机等电力设备的运行过程中，电磁振动噪声、机械噪声及流致噪声等多种因素共同作用，严重影响其性能与用户体验。本文基于ANSYS Workbench 的平台下，详细阐述了分析基于瞬态电磁力作用在定子上的结构谐响应，在结构振动分析中计算其产生的振动噪声的具体方法。该方法包含电磁模型构建、电磁与结构振动联合仿真，以及噪声分析环境配置等步骤，以实现电机电磁声学路径的有效评估。

电磁模型建立与分析


工具与步骤

启动 & 工程文档保存: 使用Workbench 15.0版本在Windows XP环境下启动软件，将当前工作环境保存为“zhendongzaosheng.wbpj”。

高级设置与参数定义

RMxprt模块操作: 先后建立并配置项目A。通过RMxprt模块选择特定的电机类型、结构组成（如内转子、交流电源输入，以及特定的齿槽和旋转子材料类型等）。




电磁力耦合求解

求解与数据传递: 使用maxwell计算瞬态电磁力，通过创建 Maxwell 设计子菜单导入电磁场计算结果至结构及运动仿真模块，从而关联电磁力与结构振动的仿真过程。

结构振动分析环境


系统模块加载

ACT噪声模块部署: 在Workbench的Extensions管理界面中，安装ACT Acoustics模块，以扩充噪声分析功能。

网格与边界条件建模

几何导入与网格划分: 通过模型管理器操作，导入并处理几何模型，完成假设考虑的内面网格构建，定义电磁和声学耦合分析的边界条件。

谐响应分析设置

负载传输与求解器配置: 固定一组多物理场耦合负载，并设置变形求解器参数配置，启动谐响应力学计算。

噪声分析环境配置


组件创建与传导

项目复制与文件导入: 复制基本分析模型至新的噪声分析环境中，导入几何数据以构建完整的流固耦合界面。

边界条件与辐射设置

速度边界与辐射表面定义: 在流固耦合界面上设定速度边界条件，外表面配置为声学辐射条件，确保声压和声压级量测的准确性。

结论

本文的案例详细展示了基于ANSYS Workbench平台的电机电磁噪声仿真流程，涉及到电磁模型的设立、电磁与结构振动的耦合求解，以及环境建立下的噪声分析，最终实现对电机结构噪声的精确模拟。这一过程需要综合运用多物理场分析和噪声分析的技术手段，充分考虑电机的实际结构特点，以实现性能优化和噪声控制的目标。

无论是在电机设计、生产制造还是性能评估的各个环节，了解并掌握这种仿真分析方法，对于优化电机效率、减少噪声污染、提升用户体验具有重要意义。ANSYS Workbench平台的灵活性和强大的仿真能力，为电机设计者提供了一种高效可靠的工具，助力电机产业向更加安静、节能、高效的方向发展。