ANSYS电机NVH解决方案优化指南

噪声是电机的一个热门话题，而诸如重量和成本降低等竞争性需求会带来工程挑战，如果不加以解决，可能会影响客户满意度和产品接受度，使用ANSYS工具将为如何全面解决电机噪声提供工程指导。

噪声、振动与声振粗糙度（Noise、Vibration、Harshness）(在~20Hz-20kHz之间)的常见术语。引起这些振动的力可以来自许多来源。对于电机来说，这些力可能是驱动转子轴的磁力，也可能是更大的驱动系统的一部分，比如轴承和/或齿轮。

这里所应用的原理可用于许多应用场合和许多电机类型。

下页内容强调了从力、结构振动和声学计算的主要步骤。这些步骤都包含在ANSYS Workbench平台中。

步骤如下:首先，通过电磁模拟来确定与机器性能相关的径向、切向和轴向力。第二，综合各力的结构模拟与设计。第三，辐射振动噪声的声学表征。第四，体验声的结果是音频格式。

第一步是计算磁力。这些可以是固定在每个独立定子齿上的规律性的力，或者由于高频驱动开关，或者是由于不平衡的磁力。所有这些都可以通过FEA模拟计算出磁性能和效率。通常这是在电机的时域计算，并转换成频域表示。输出是力:径向的，切向的，轴向的。这些力作为输入应用到下一步。

第二步是设计和分析系统的结构响应。这些分析可以包括模态、自由振动模拟，以确定谐振频率、耦合和模态形状。包括结构受力函数的计算，如齿轮噪声。然后所有这些力和磁力，都可以作为输入，输入到受迫的谐波振动分析中，来计算振动的绝对大小。这些结构振动可用于ERP计算、声学、疲劳和优化分析。

第三步是强迫结构分析产生结构的表面振动。这些表面振动是引起气压变化和声音在空气中传播的原因。ERP是等效辐射功率，它只是基于表面速度对辐射噪声进行结构近似，对于单个近似量不需要进行声学模拟。完整的声学模拟给出了每一个精确的结果，代表了压力和声压级以及远场结果，显示了方向性和单个麦克风的响应。

第四步：瀑布图可以在Optis LEA中用于“听”电机噪音与速度之间的关系。然后，Optis LEA可以用来识别哪些噪声源和频率对声音质量有影响，这将告知工程师要改变什么以改善声音的可听体验。

在磁设计和结构设计中使用参数(多物理优化)比优化单一物理具有明显的优势。

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