電機電磁、震動和噪聲分析流程簡介本例將重點展示，如何在ANSYSWorkbench平臺下，電機的電磁、震動和噪聲的耦合分析流程。本例以永磁同步電機模型為例。在Maxwell2D中，利用該電機的1/8模型，計算定子內表面徑向和切向磁拉力；然后在ANSYSMechanical中進行該電機三維定子的諧響應分析；最后在ANSYSMechanicalACT中進行三維聲場分析。在Workbench中，Maxwell中計算的定子內表面徑向和切向磁拉時域力密度分布，作為激勵源，耦合到Mechanical中進行頻域的諧響應分析；諧響應分析的結果，作為激勵耦合到ANSYSMechanicalACT中，作為噪聲分析的激勵。本例目的在于展示電磁場、諧響應以及聲場的耦合分析和數據傳遞流程，描述關鍵步驟。如要查看具體操作，可查看ANSYS公司的其他相關培訓教程。軟件要求本例中的電磁、震動和噪聲的耦合分析，需要需要使用MaxwellV2014、ANSYSMechanicalR15版本。需要安裝ANSYSWorkbench，并且Maxwell、

Mechanical都集成到Workbench界面中。需要安裝并激活AcousticsACT選項1導入Maxwell文件選擇Workbench菜單

File>Import將默認的文件類型改為MaxwellProjectFile(*.mxwl)瀏覽到Maxwell文件保存的路徑選擇文件

“Ex_MaxwellTransient_Harmonic_Acoustic.mxwl”，并打開。啟動ANSYSWorkbench啟動Workbench選擇Windows開始菜單，點擊

AllProgrames>ANSYS15.0>Workbench15.0確保Maxwell2D、HarmonicResponse等求解器，顯示在Workbench左側的窗口中，如右圖。導入MaxwellProject文件用戶可以在Workbench中啟動Maxwell2D，并新建分析project；也可以在Workbench導入已有的Maxwellproject文件。本例采用后者。2啟動

Maxwell導入Maxwell文件成功后，在Workbench的工作區會出現一個MaxwellDesign。啟動

Maxwell雙擊MaxwellDesign上的Maxwell2D標簽，彈出Maxwell2D界面。Maxwell分析模型介紹分析模型為Prius電機的二維分析模型。瞬態分析模型的各項設置已經設置好。如需要詳細了解如何設置電機的瞬態分析模型，請查看其他相關培訓文件。Maxwell模型修改為了精確分析定子齒部的徑向電磁力，并將力密度的分布耦合到后續的諧響應分析中。需要將定子齒部“分割”出來，并施加更細密的網格剖分。定子鐵心PhaseAPhaseBPhaseC磁鋼轉子軸PhaseC3幾何模型修改修改選擇模式選擇菜單

Edit>Select>Objects

；或從鍵盤，點擊快捷鍵“O”。復制定子鐵心用鼠標，在圖形窗口點擊定子鐵心。點擊，菜單Edit>Copy點擊，菜單Edit>Paste

在模型列表里面，會多出來一個物體

Stator1。建一個輔助圓點擊菜單Draw>Circle

；在坐標輸入區域，輸入圓心的坐標點X:0；Y:0；

Z:0；點擊回車鍵確定。在坐標輸入區域，輸入半徑dX:84；

dY:0；

dZ:0；點擊回車鍵確定。在模型列表里面，會出現新部件Circle3。建立定子齒尖部分模型按住Ctrl鍵，先選擇物體Stator1，再選擇Circle3點擊菜單，Modeler>Boolean>Intersect點擊OK按鈕建立定子背板模型按住Ctrl鍵，先選擇物體Stator1，再選擇Stator1點擊菜單，

Modeler>Boolean>Subtract在彈出的窗口中，選擇BlankParts:Stator1；ToolParts:Stator1選擇Clonetoolobjectsbeforesubtracting:

點擊OK按鈕修改定子齒尖模型屬性在模型列表選擇物體Stator1，右鍵點擊Properties在彈出的屬性窗口中，將Name改成ToothTips點擊菜單Modeler>Boolean>SeparateBodies4網格剖分在原有網格剖分的基礎上，加密網格剖分

加密定子齒尖網格剖分按住Ctrl鍵，依次選擇6個定子齒尖模型點擊菜單Maxwell2D>MeshOperations>Assign>OnSelection>LengthBased在彈出的

ElementLengthBasedRefinement窗口中，將Name改成Length_ToothTipsRestrictlengthofElements:

MaximumLengthofElements:0.25mm點擊

OK改善曲線網格剖分選中所有的物體（Ctrl+A）點擊菜單

Maxwell2D>MeshOperations>Assign>SurfaceApproximation在彈出的SurfaceApproximation窗口中，將名字改成SurfApprox_ToothTips設置

maximumsurfacedeviation(length)為

0.001mm點擊

OK5調整仿真時間與步長雙擊Projects管理窗口上的Analysis>Setup1

設置仿真停止時間StopTime為10ms設置時間步長TimeStep為

50us點擊

OK激活瞬態電磁場與諧響應分析的耦合分析選項激活瞬態電磁場與諧響應分析耦合分析選項點擊菜單Maxwell2D>EnableHarmonicForceCalculation在彈出的EnableHarmonicForceCoulping窗口中，選中EnableForceCalculation，

在每一個齒尖模型的選擇框中，打勾如下圖。點擊OK。Maxwell將會在最后一個完整周期，

計算每一個選中物體的瞬時電磁力，

并通過傅里葉分析，轉化成頻域的

電磁力數據，頻率范圍是從直流到

DCto1/(2*dT).6建立諧響應分析系統新建諧響應分析在Workbench的AnalysisSystem窗口中，選擇Harmonicresponse。并將Harmonicresponse拖拽到ProjectSchematic窗口中Maxwell的右邊。導入諧響應分析幾何模型導入諧響應分析幾何模型右鍵點擊Harmonicresponse分析上的Geometry（B3），選擇ImportGeometry>Browse，選擇培訓用文件“stator.x_t”。鏈接Maxwell與Harmonicresponse用鼠標連接Maxwell2D的下的Solution（A4）與Harmonicresponse下的Setup（B5）9UpdateProject右鍵選擇Maxwell2D下面的Solution標簽

(A4)，然后點擊update啟動

ANSYSHarmonicresponse雙擊諧響應分析中的

Model標簽（B4）在彈出的諧響應分析界面中，會自動出現一個用于Maxwell數據耦合的標簽。ANSYSHarmonicresponse單位設置點擊菜單Units>Metric(mm,kg,N,s,mV,mA)10創建NamedSelection為了便于選擇操作，預先定義幾個NamedSelection創建定子內表面NamedSelection“ToothTip”將選擇模式切換到面，在圖形窗口用鼠標選擇任意一個定子齒的內表面右鍵點擊CreateNamedSelection在彈出的SelectionName對話框中，輸入NamedSelection的名字為ToothTips選中ApplyGeometryItemsofSame

下面的

Size單選框此時，應該定義了一個名為ToothTips的NamedSelection，它包含定子的48個內表面創建固定用孔的NamedSelection“Bolts”方法與上一步類似11選擇定子外表面的所有240個面，創建創建定子外表面的NamedSelection“Stator_shell”新建柱坐標系新的柱坐標系用于顯示徑向的變形和應力分布。新柱坐標的圓心為坐標原點。ANSYSHarmonicresponse模型檢查確認定子外殼與定子之間。接觸良好，有一個“BondedContact”的設置。12Harmonicresponse網格剖分點擊Harmonicresponse下面的Mesh標簽，在屬性窗口中定義下圖設置右鍵GenerateMesh13導入Maxwell電磁力在Harmonicresponse左側的Project欄里面，左鍵點擊ImportRemoteLoads(Maxwell2DSolutions)，在屬性窗口中，將scoopingmethod改成

NamedSelection將下一行的NamedSelection改成預先定義的ToothTips右鍵點擊ImportRemoteLoads(Maxwell2DSolutions)，并左鍵點擊GenerateRemoteloads每一個定子齒部的電磁力/轉矩被導入到諧響應分析中查看從Maxwell耦合過來的轉矩和力分布點擊ImportRemoteLoads(Maxwell2DSolutions)

下面的列表，就可以查看電磁力和轉矩14改變力的作用點設置在ImportRemoteLoads(Maxwell2DSolutions)的屬性窗口中，設置Definition>RemotePoints

為

Globallyavailable則在Harmonicresponse左側的Project欄中，會出現RemotePoints15確保ANSYSMechanicalACT已經成功激活確保ANSYSMechanicalACT已經成功激活。如果成功激活，Harmonicresponse的工具欄中會出現一行用于噪聲計算的工具定義噪聲源傳遞文件在左側的Project欄中，右鍵點擊Harmonicresponse（B5）>Insert>OneWayCouplingAnalysis(ASIFile)在下方的DetailsofOneWayCouplingAnalysis(ASIFile)屬性窗口中，將scoopingmethod改成

NamedSelection將下一行的NamedSelection改成預先定義的StatorHarmonicresponse將會保存這些所選結構上的速度值，由于后續的噪聲計算諧響應分析求解設置在左側的Project欄中，右鍵點擊Harmonicresponse（B5）>Analysissettings在下方的DetailsofAnalysissettings屬性窗口中將RangeMaximum設置成

10000Hz將SolutionIntervals設置成25將SolutionMethod改成Full注意以上三項設置，需要與Maxwell傳遞過來的頻率匹配16施加固定邊界條件在左側的Project欄中，右鍵點擊

Harmonicresponse（B5）>Insert

>Fixedsupport在下方的Detailsof“Fixedsupport”屬性窗口中將scoopingmethod改成

NamedSelection將下一行的NamedSelection改成預先定義的Bolts諧響應分析求解在左側的Project欄中，右鍵點擊Solution（B6）>，然后左鍵點擊Solve17諧響應分析結果查看應力與變形單個齒上的速度曲線（bode圖）18速度的幅值與相位（實際值）19建立ANSYSMechanicalACT噪聲分析系統新建ANSYSMechanicalACT分析在Workbench的AnalysisSystem窗口中，選擇Harmonicresponse。并將Harmonicresponse拖拽到ProjectSchematic窗口中的C3位置。將分析系統的名字改成“Acoustic”導入噪聲分析幾何模型導入噪聲分析幾何模型右鍵點擊Acoustic分析上的Geometry（C3），選擇ImportGeometry>Browse，選擇培訓用文件“AcousticDomain.agdb”。啟動

ANSYSHarmonicresponse雙擊諧響應分析中的

Model標簽（C4），啟動ANSYSMechanicalACTANSYSMechanicalACT單位設置在彈出的ACT分析界面中，點擊菜單Units>Metric(mm,kg,N,s,mV,mA)單位需要與諧響應分析一致20Suppress幾何模型本例重在說明流程，為簡化操作，只保留兩個幾何模型網格劃分右鍵點擊AcousticProject窗口下的Mesh標簽，

Mesh>Insert>Sizing在下方的Detailsof“Sizing”屬性窗口中在圖形區域，右鍵選擇所有的物體在下一行的Geometry，選擇Apply在ElementSize中輸入30右鍵點擊AcousticProject窗口下的Mesh標簽，

Mesh>Insert>Method在下方的Detailsof“AutomaticMethod”屬性窗口中在圖形區域，右鍵選擇所有的物體在下一行的Geometry，選擇Apply在Method中選擇Tetrahedrons右鍵點擊AcousticProject窗口下的Mesh標簽，

Mesh>GenerateMesh21定義聲音傳播區域材料屬性在Acoustic的工具欄中，點擊AcousticBody在下方的Detailsof“AcousticBody”屬性窗口中在圖形區域，右鍵選擇所有的物體在下一行的Geometry，選擇Apply定義空氣密度和聲音傳播速度，默認為空氣定義耦合噪聲源在Acoustic的工具欄中，點擊AnalysisSetting>OneWayCoupl