Ansys电机电磁、震动和噪声分析流程.ppt
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1、ANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程电机机电磁、震磁、震动和噪声分析流程和噪声分析流程简介介本例将重点展示,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Me
2、chanical 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 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ANSYS ANSYS 中
3、国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程导入入Maxwell Maxwell 文件文件选择 Workbench 菜单 File ImportFile Import将默认的文件类型改为 Maxwell Project File(*.mxwl)Maxwell Project File(*.mxwl)浏览到 Maxwell 文件保存的路径选择文件“Ex_MaxwellTransient_“Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.mxwl”Harmonic _Acoustic.mxwl”,并打开。w启启动ANSYS WorkbenchAN
4、SYS Workbenchw启启动WorkbenchWorkbenchw选择 Windows 开始开始菜单,点击 All Programes ANSYS 15.0 All Programes ANSYS 15.0 Workbench 15.0Workbench 15.0w确保Maxwell 2D、Harmonic Response 等求解器,显示在Workbench左侧的窗口中,如右图。w导入入Maxwell Project Maxwell Project 文件文件w用户可以在 Workbench 中启动 Maxwell 2D,并新建分析 project;也可以在Workbench 导入已有的
5、 Maxwell project 文件。本例采用后者。ANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程启启动 Maxwell Maxwell导入 Maxwell 文件成功后,在 Workbench 的工作区会出现一个Maxwell Design。启启动 Maxwell Maxwell双击 Maxwell Design 上的 Maxwell 2D 标签,弹出 Maxwell 2D界面。Maxwell Maxwell 分析模型介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
6、,请查看其他相关培训文件。Maxwell Maxwell 模型修改模型修改为了精确分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。定子定子铁心心Phase APhase APhase BPhase BPhase CPhase C磁磁钢转子子 轴Phase CPhase CANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程几何模型修改修改选择模式1.选择菜单 Edit Select Edit Select Objects Objects ;2.或从键盘,点击快捷键“O”“O”。复制定子
7、铁心1.用鼠标,在图形窗口点击定子铁心。2.点击,菜单 Edit Edit Copy Copy3.点击,菜单 Edit Edit Paste Paste 4.在模型列表里面,会多出来一个物体 Stator1Stator1。建一个辅助圆1.点击菜单 Draw Draw Circle Circle ;2.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。3.在坐标输入区域,输入半径dX:84;dY:0;dZ:0;点击回车键确定。4.在模型列表里面,会出现新部件 Circle3 Circle3。建立定子齿尖部分模型1.按住Ctrl 键,先选择物体Stator1Stator1,再
8、选择Circle3 Circle3 2.点击菜单,Modeler Boolean I Modeler Boolean Intersectntersect3.点击 OK 按钮建立定子背板模型1.按住Ctrl 键,先选择物体Stator1Stator1,再选择Stator1Stator12.点击菜单,Modeler Boolean Subtract Modeler Boolean Subtract 3.在弹出的窗口中,选择Blank Parts:Stator1Stator1;Tool Parts:Stator1Stator14.选择 Clone tool objects before subtra
9、cting:5.点击 OK 按钮修改定子齿尖模型属性1.在模型列表选择物体Stator1Stator1,右键点击PropertiesProperties2.在弹出的属性窗口中,将 Name 改成 ToothTipsToothTips3.点击菜单 Modeler Modeler Boolean Separate Boolean Separate BodiesBodiesANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程网格剖分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
10、2D Mesh Operations Assign OnSelection Length Maxwell 2D Mesh Operations Assign OnSelection Length BasedBased在弹出的 Element Length Based Refinement 窗口中,1.将 Name 改成 Length_ToothTipsLength_ToothTips2.Restrict length of Elements:3.Maximum Length of Elements:0.25 mm0.25 mm4.点击 OKOK改善曲线网格剖分选中所有的物体(Ctrl+A)点击
11、菜单 Maxwell 2D Mesh Operations Assign Surface Maxwell 2D Mesh Operations Assign Surface ApproximationApproximation在弹出的 Surface Approximation 窗口中,1.将名字改成 SurfApprox_ToothTipsSurfApprox_ToothTips2.设置 maximum surface deviation(length)为 0.001 mm0.001 mm3.点击 OKOKANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析
12、流程调整仿真整仿真时间与步与步长双击 Projects 管理窗口上的 AnalysisSetup1 AnalysisSetup1 设置仿真停止时间 Stop Time 为10ms10ms设置时间步长 Time Step 为 50us50us点击 OKOK激活瞬激活瞬态电磁磁场与与谐响响应分析的耦合分析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 CalculationMaxwell2D Enable Harmonic Force Calculation在弹出的Enable Harmonic Force Coulp
13、ing 窗口中,1.选中Enable Force Calculation,2.在每一个齿尖模型的选择框中,打勾如下图。3.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).ANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程模型模型ValidationValidation检验检验 Maxwell 模型点击菜单 Maxwell 2D Maxwell 2D Validation CheckValidation Check点击 Close
14、Close 按钮NoteNote: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 Maxwell 求解求解Maxwell求解点击菜单 Maxwell 2D Analyze AllMaxwell 2D Analyze All查看看 Maxwell Maxwell 仿真仿真结果果关关闭 MaxwellMaxwell关闭 Maxwell 界面点击菜单File Close DesktopFile Close Desktop保存保存 Workbench ProjectWorkbench Project保存保存 Workbench ProjectWorkbench Pr
15、oject返回到 Workbench 主界面中选择菜单 File SaveFile Save保存为文件名“Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.wbpj”“Ex_MaxwellTransient_ Harmonic _Acoustic.wbpj”ANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程安装并激活安装并激活Acoustics ACTAcoustics 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 Work
16、bench 菜单Extensions Install Extension Extensions Install Extension 在弹出的对话框中,选择”*.wbex”文件(例如,ExtAcoustics_150.26.wbex)。安装插件激活Acoustics ACT选项点击 Workbench 菜单Extensions Manage Extensions Extensions Manage Extensions 在弹出的 Manage Extensions 对话框中,选中 ExtAcoustics前面的单选框激活激活 Beta Beta 选项激活Beta选项点击 Workbench 菜单
17、Tools-Options-AppearanceTools-Options-Appearance选中Beta Option前的单选框ANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程建立建立谐响响应分析系分析系统新建新建谐响响应分析分析在 Workbench 的 Analysis System 窗口中,选择Harmonic response。并将Harmonic response 拖拽到Project Schematic 窗口中 Maxwell 的右边。导入入谐响响应分析几何模型分析几何模型导入入谐响响应分析几何模型分析几何模型右键点击 Harmonic
18、 response 分析上的 GeometryGeometry(B3B3),选择Import Geometry Import Geometry BrowseBrowse,选择培训用文件“stator.x_t”。链接接 Maxwell Maxwell 与与 Harmonic responseHarmonic response用鼠标连接 Maxwell 2D的下的 Solution(A4)与 Harmonic response 下的Setup(B5)ANSYS ANSYS 中国中国电机机电磁、震磁、震动和噪声耦合分析流程和噪声耦合分析流程Update ProjectUpdate Project右键
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