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直流无刷电机噪声分析
作者：权艳娜南悦郭炳岐来源：《科技创新导报》2017年第16期
摘要：噪声由发声体做不规则的振动产生，会影响人的正常工作、休息。电磁噪声作为电机的主要噪声源，需要对其进行分析和控制。电磁噪声主要是气隙磁场引起的电磁激振力，引起电机铁芯振动，最终通过电机外壳辐射到电机周围的区域内。因此，如何有效控制噪声一直都是电机研制过程之中必须要注意的问题。电磁噪声分析过程中涉及电磁场分析、谐振分析、声场分析，该文运用A
sysWorkbe
ch强大的多物理域耦合分析能力，为直流无刷电机电磁噪声分析提供了一种解决方案。关键词：电磁噪声振动多物理域中图分类号：TM33文献标识码：A文章编号：1674098X（2017）06（a）013702电机气隙磁场引起的电机定子齿部的电磁激振力作用于电机结构会引起电机振动，形成声波辐射1。结构振动声辐射问题的分析方法主要有解析法和数值法两大类。A
sysWorkbe
ch作为一款通用的有限元的分析软件，在电机仿真领域得到了很好的应用。新版的A
sysWorkbe
ch软件已具有电磁分析、谐振分析和噪声分析模块，在A
sysWorkbe
ch中进行多物理域的联合仿真，可以解决复杂结构的电磁噪声仿真分析2。1铁芯电磁力分析11电机模型简化以某16p24s永磁直流电机为例，利用A
sysWorkbe
ch仿真平台进行声辐射仿真分析，在A
softMaxwell的Rmprt中建立电机模型，为了实现电磁力的计算，将Rmprt中的模型导入2D下进行分析。12电磁力分析对于直流无刷电机而言，引起电磁噪声的主要是作用在定子齿上的力，包括径向和切向的电磁力。为了更准确地进行电磁耦合力的仿真，需要对Maxwell2D下模型进行调整。（1）通过Boolea
操作将定子铁芯上的齿顶与齿中部和轭部分离，行成独立的18个齿顶，见图1。（2）对18个齿顶进行网格加密，设置划分网格的最大长度为05mm，曲面逼近的误差为003mm。
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（3）设置仿真时间为两个电周期，每个周期内至少有100步。（4）激活瞬态电磁场与谐响应耦合分析的简谐耦合力计算选项。13电磁力分析结果这里将Maxwell2D下计算得到的定子齿上的电磁力作为激励源，耦合到ANSYSWorkbe
ch中进行频域的谐响应分析（见图2）。2谐响应分析在A
sysWorkbe
ch中导入Maxwell2D模型，添加谐响应分析模块Harmo
icRespo
se，并将Maxwell2D的仿真结果导入Harmo
icRespo
se，实现电磁力到谐响应分析的连接。在Harmo
icRespo
se模块内进行如下设置：（1）导入的Harmo
icRespo
se中得到的r