电机散热仿真分析

ANSYS 模态分析在电机声学中的应用

ANSYS模态分析在电机声学中的应用 赵海霞 [尼得科电机（青岛）有限公司，266300] [ 摘要] 电机的动态特性研究是解决电机噪声和振动的重要手段，本文运用ANSYS软件分析了电机装配工艺对电机振动和噪声的影响，分别对正常装配和异常装配后的电机进行了模态计算，得到 了频段1000Hz-3000Hz 的各阶振型，并比较两种结果的差异，从而找出了电机产生噪声的主 要原因。由于电机噪声的复杂性和不同声源的相互干扰，仅通过噪声测试的频谱是很难判断具 体原因，有限元模态分析为解决电机振动和噪声提供了一种有效的理论方法。 [ 关键词]电机，噪声与振动，模态分析。 Application of ANSYS modal analysis in motor sound Haixia Zhao [Nidec motor (Qingdao) corporation,266300] [ Abstract ] The research of motor dynamic characteristic is the important method to solve motor sound and vibration, the paper analyzed the effect of motor assembled process to motor sound and vibration, the modal analysis are established for both assembled process conditions (normal and abnormal) by ANSYS software, and the main cause of the motor noise are found by FEA simulated result. Because of the complexity and the interference of kinds of sound source, it is difficult to judge the specific reasons only by sound and vibration test spectrum, the modal calculate and analysis provide the effective method to solve motor sound and vibration. [ Keyword ] motor, sound and Vibration, modal analysis 1前言 电机的故障会引起很多异常噪声，这些噪声将影响环境及人类生活的舒适性。尤其对于家用电器的电机，更应该有效的控制电机噪声。在电机设计中为了尽可能降低电机噪声及避免共振，比较有效的方法之一就是找到电机噪声源，然后在此基础上进行优化设计。 国内外许多学者对这类问题已经做了很多的研究，诸如利用试验模态分析技术，有限元模态仿真等。本文的研究对象是洗衣机高速变频电机，通过有限元方法对电机的模型进行模态分析，对比装配工艺对电机各阶模态振型的影响。为减小电机噪音和振动，避开共振频率，进一步优化结构设计提供理论数据和参考。

电机噪音分析

电机噪音分析 电机 1引言 噪声是由物体的振动产生的，再通过空气或其它弹性介质才能传播到人的耳朵。它由很多杂乱无章的单调声音混合而成。其中20Hz～20000Hz是人们耳朵可以听到的频率。低于20Hz的波叫次声波，高于20000Hz的波叫超声波。 噪声直接影响人们的身体健康，太强或长时间噪声，会使人十分痛苦、难受，甚至使人耳聋或死亡。噪声是现代社会污染环境的三大公害之一。为了保障人民的身体健康，国际标准化组织（ISO）规定了人们容许噪声的标准，如表1。 表1 每天最长工作时间（h）8 4 2 - 噪声dB(A) 85 93 96 115(最大） 电机是产生噪声的声源之一，电机又在家庭、商业、办公室以及工农医等行业广泛而大量地应用着，与人民的生活密切相关。随着社会的进步，人们对污染环境的噪声提出了越来越高的要求与限制，尤其对与人们密切接触的家用电器更是如此。这方面，先进国家尤其重视。我国政府历来重视人民的健康，对限制噪声不遗余力。表2是我国产品标准规定的部分家用电器的噪声限值。 表2我国部分家用电器的噪声限值dB(A） 电冰箱（250升以下）洗衣机吸油烟机电磁灶吸尘器洗衣机镇流器空调器（2500W、分体式） 52 75 75 50 84 72 35 45 因此，尽量降低电机的噪声，生产低噪声的电机，给人们创造一个舒适、安静的环境是每个设计者与生产者的职责。 2电机噪声的分类 根据电机噪声产生的不同方式,大致可把其噪声分为三大类: ①电磁噪声；②机械噪声；③空气动力噪声。 3电磁噪声 电磁噪声主要是由气隙磁场作用于定子铁芯的径向分量所产生的。它通过磁轭向外传播，使定子铁芯产生振动变形。其次是气隙磁场的切向分量，它与电磁转矩相反，使铁芯齿局部变形振动。当径向电磁力波与定子的固有频率接近时，就会引起共振，使振动与噪声大大增强，甚至危及电机的安全。 根据麦克斯韦定律，气隙磁场中单位面积的径向电磁力按下式计算： 式中：B——气隙磁密 θ——机械角位移 μ0——真空磁导率 由于定、转子绕组中存在着主波磁势与各次谐波磁势，它们相互作用可以产生一系列的力波。 3.1主波磁场产生的力波 主波磁场B1所产生的径向力波为：Pr1=P0+P1，式中，是径向力的不变部分，它均匀作用于圆周上，使定子铁芯受到压缩应力。不变部分不会产生振动与噪声。P1=P0cos(2pθ-2ω1t-2θ0)，其中p主波的极对数，ω1—主波的角速度，θ0—初相角。P1是径向力波的交变部分，这个力波的角频率是2ω1，即2倍的电源频率，它使定、转子产生2倍电源频率的振动与噪声。它的强度与气隙磁密的平方成正比。这在两极的大容量电机中，容易产生较大的影响，而在一般情况下，由于它的频率较低，其影响不显著。 3.2谐波磁场产生的力波 谐波磁场产生的力波所引起的振动与噪声，一方面与该力波的幅值大小有关，也与力波的次数有

关于直流电机及控制系统的基本知识

关于直流电机及控制系统的基本知识 6、直流电机的四象限运行： 直流电机与交流电机一样，也有两种运行方式：电动运行和制动运行。如果再以正、反转来分的话，则分为正转运行、正转制动运行和反转运行、反转制动运行四种运行方式。如果以坐标形式来表示的话，则称为电机的四象限运行坐标，见下图4-5各种运行方式的机械特性曲线。 当电机正向运行时，其机械特性是一条横跨1、2、4象限的直线。其中1象限为电动运行状态，电磁转矩方向与旋转方向相同，第2、4象限为制动运行状态，在此状态内是产生一个与转向方向相反的阻力矩，以使拖动系统迅速停车或限制转速的升高。制动状态下转矩的方向与转速的方向相反，此时电机从轴上吸收机械能并转化为电能消耗于电枢回路电路或回馈于电源。第3象限为反向电动运行。

当电磁转矩T M与转速n同方向，T M是拖动负载运动的，所以电机运行曲线处于1、3象限，1象限为电机正向运行，3象限为电机反向运行；当T M与转速n的方向相反时，表示电机机处于制动运行方式，其机械特性曲线在坐标的2、4象限内，2象限内为电机正向制动，包含能耗制动过程（O A线段）、电源反接制动过程（-T M B线段）和正向回馈制动过程（-n0C）线段；处于第四象限时为电机反向制动，也包含能耗制动过程（O D线段）、倒拉反接制动过程（T M E线段）和反向回馈过程（-n0F线段）。 7、直流电机的启动、停止和制动控制： 直流电机从接入电源开始，电枢由静止开始转动到额定转速的过程，称为启动过程。要求启动时间短、启动转矩大、启动电流小。启动的要求是矛盾的，比如，用逐渐提升供电电压实施软起动，来降低起动电流，但启动时间又会加长；加大启动转矩，又势必增大的启动电流等。因而要根据实际应用和配置情况，对启动问题综合考虑。 1）启动方式： a、直接启动。只适用于小型直流电机。启动方法是先给电机加励磁，并调节励磁电流达到最大，当励磁磁场建立后，再使电枢绕组直接加上额定电压，电机开始启动。在启动过程中，电枢中最大冲击电流，称为启动电流。直流启动，因启动电流大，电气和机械冲击大等缺点，应用较少； b、早期采用变阻器启动，电动机在启动时在电枢回路中串入变阻器，用接触器触点切换电阻只数，限制启动电流。将启动电流限制在2位额定电流以内。后期采用晶闸管电子电力技术，用改变电枢电压的方式实现了软起动。 2）停止方式： a、自由停车。直流电机的电源关断后，电机按运转惯性自由停车； b、施加制动（刹车）措施，如机械抱闸刹车、能耗制动、反接制动等使其快速停车。 3）直流电机的制动方式和方法： 电动机的电磁转矩方向与旋转方向相反时，就称为电动机处于制动状态。 制动的目的：使电动机减速或停车、限制电动机转速的升高（如电车下坡）。 机械抱闸制动也是一种制动（刹车）方式，但不属电机运行特性的范畴。属于电机运行特性的制动方式和方法有以下四种，有时也统称为电磁制动方式。 a、能耗制动。指运行中的直流电机突然断开电枢电源，然后在电枢回路串 入制动电阻，使电枢绕组的惯性能量消耗在电阻上，使电机快速制动。由于电压和输入功率都为0，所以制动平衡，线路简单；

ansys模态分析及详细过程

压电变换器的自振频率分析及详细过程 1.模态分析的定义及其应用 模态分析用于确定设计结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时，也可以作为其它动力学分析问题的起点，例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析，其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等的模态分析，后者则允许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS提供的模态提取方法有:子空间法(subspace)、分块法(block lancets),缩减法(reduced/householder)、动态提取法(power dynamics)、非对称法(unsymmetric),阻尼法(damped), QR阻尼法(QR damped)等，大多数分析都可使用子空间法、分块法、缩减法。 ANSYS的模态分析是线形分析，任何非线性特性，例如塑性、接触单元等，即使被定义了也将被忽略。 2.模态分析操作过程 一个典型的模态分析过程主要包括建模、模态求解、扩展模态以及观察结果四个步骤。 (1).建模 模态分析的建模过程与其他分析类型的建模过程是类似的，主要包括定义单元类型、单元实常数、材料性质、建立几何模型以及划分有限元网格等基本步骤。 (2).施加载荷和求解 包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解等。 指定分析类型，Main Menu- Solution-Analysis Type-New Analysis,选择Modal。 指定分析选项，Main Menu-Solution-Analysis Type-Analysis Options，选择MODOPT(模态提取方法〕，设置模态提取数量MXPAND. 定义主自由度，仅缩减法使用。 施加约束，Main Menu-Solution-Define Loads-Apply-Structural-Displacement。 求解，Main Menu-Solution-Solve-Current LS。 (3).扩展模态 如果要在POSTI中观察结果，必须先扩展模态，即将振型写入结果文件。过程包括重新进入求解器、激话扩展处理及其选项、指定载荷步选项、扩展处理等。 激活扩展处理及其选项，Main Menu-Solution-Load Step Opts-Expansionpass-Single Expand-Expand modes。 指定载荷步选项。 扩展处理，Main Menu-solution-Solve-Current LS。 注意:扩展模态可以如前述办法单独进行，也可以在施加载荷和求解阶段同时进行。本例即采用了后面的方法 (4).查看结果 模态分析的结果包括结构的频率、振型、相对应力和力等

发电机电磁噪音分析

发电机电磁噪音分析与措施 发电机型号为SF250—28／1730，水轮机型号为ZDT03一LM一140，于9月18日发电。在试运行过程中出现噪音过大现象。经测试，机组试运行时，在空转状态下，距离机座1 m处测量噪音值为60 dB；起励建压后，有刺耳的高频声，离机座1m处测量噪音值为95 dB；满负荷运行时离机座1m处测量噪音值为110 dB。 1、噪音分析 发电机的噪音种类大体上可分为：电磁噪音、机械噪音、空气动力噪音。电磁噪音是电磁力作用在定、转子间的气隙中，产生旋转力波或脉动力波，是定子产生振动而辐射噪音。它与电机气隙内的谐波磁场及由此产生的电磁力波幅值、频率和极数，以及定子本身的振动特性，如固有频率、阻尼、机械阻抗有密切的关系。机械噪音是由机械接触而引起的，如轴承、电刷等，跟接触部件材料、制造质量及装配工艺、配合精度有关。空气动力噪音由电机内的冷却风扇产生，主要由风扇形式、通风道风阻、挡风板等决定。 2、定子绕组谐波计算 设计时借用24极1730机座的冲片，槽数为144槽，冲片尺寸：外径D1：1 730mm，内径Di：1490mm；槽形尺寸：b =13 mm，h =48 mm。每极每相的槽数q=1—5／7，定子绕组接线循环序列： 2 2 1 2 2 1 2；2 2 1 2 2 1 2--利用计算机谐波分析得KYP=0．9397、KQPA=0．9552、KQPB=0．9552、KQPC= 0．9552、FP= 100、FPF=0，但是在谐波磁场极对数10对极上存在反转波FPF=10．78．谐波磁场极对数v=10很接近基波极对数P=14，力波节点对数M =v—P=10—14=一2很小，因为振动幅值与力波节点对数(M2—1)2成反比，所以引起铁心共振。 3、机组结构布臵 因本机组为在原有旧厂房基础上的增容改造机，受原厂房结构限制，本发电机组采用无机坑布臵形式，发电机直接裸露在厂房地面上，声波因无机坑屏蔽隔离就直接传送到厂房内，所以噪音比传统有机坑布臵形式的发电机组大。 由现场测量的噪音数据得出加励磁后电机噪音急剧增大，表明噪音主要为电磁噪音。通过分析发电机电磁噪音主要的由于定子绕组谐波分量过大引起，加上发电机组采用无机坑布臵形式，所以噪音越明显。 4、治理措施 (1) 采用扩相带来降低谐波分量。扩相带后并联支路数、线圈尺寸及技术数据不变，只是定子绕组接线循环序列改为：2 2 2 1 2 1 2；2 2 2 1 2 1 2--利用计算机程序分析得KYP=0．9 397，KOPA=0．948，KOPB=0．948，KQPC=0．948，FP=100，FPF=0，谐波磁场极对数10对极上反转波下降至FPF=1．5986．由此可见基波极对数P=14附近的谐波磁场极对数反转波幅值大幅降低，从而达到降低谐波分量目的。扩相带后绕组系数KQPA=0．948 KQPB=0．948 KQPC= 0．948较扩相带前KQPA=0．9552 KQPB=0．9552 KQPC=0．9552略有所低，但对机组的性能影响不大。 (2) 增加机座断面惯性矩来避开共振区。增加支撑圆钢12根沿圆周均布并焊接牢固，使得机座断面惯性矩增加，从而改变定子铁心固有频率，避开共振区。 (3) 加厚加固挡风板以降低因振动引起的机械噪音。挡风板厚度由原 2 mm 改为4 mm，把紧螺栓由6xM10改为12xM10。

ANSYS复合材料仿真分析及其在航空领域的应用

ANSYS复合材料仿真分析及其在航空领域的应用 复合材料，是由两种或两种以上性质不同的材料组成。主要组分是增强材料和基体材料。复合材料不仅保持了增强材料和基体材料本身的优点，而且通过各相组分性能的互补和关联，获得优异的性能。复合材料具有比强度大、比刚度高、抗疲劳性能好、各向异性、以及材料性能可设计的特点，应用于航空领域中，可以获得显著的减重效益，并改善结构性能。目前，复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一，逐渐应用于飞机等结构的主承力构件中，西方先进战斗机上复合材料使用量已达结构总重量的25%以上。飞机结构中，复合材料最常见的结构形式有板壳、实体、夹层、杆梁等结构。板壳结构如机翼蒙皮，实体结构如结构连接件，夹层结构如某些薄翼型和楔型结构，杆梁结构如梁、肋、壁板。此外，采用缠绕工艺制造的筒身结构也可视为层合结构的一种形式。一.复合材料设计分析与有限元方法复合材料层合结构的设计，就是对铺层层数、铺层厚度及铺层角的设计。采用传统的等代设计（等刚度、等强度）、准网络设计等设计方法，复合材料的优异性能难以充分发挥。在复合材料结构分析中，已经广泛采用有限元数值仿真分析，其基本原理在本质上与各向同性材料相同，只是离散方法和本构矩阵不同。复合材 料有限元法中的离散化是双重的，包括了对结构的离散和每一铺层的离散。这样的离散可以使铺层的力学性能、铺层方向、铺层形式直接体现在刚度矩阵中。有限元分析软件，均把增强材料和基体复合在一起，讨论结构的宏观力学行为，因此可以忽略复合材料的多相性导致的微观力学行为，以每一铺层为分析单元。二.ANSYS复合材料仿真技术及其在航空领域应用复合材料具有各向异性、耦合效应、层间剪切等特殊性质，因此复合材料结构的精确仿真，已成为现代航空结构的迫切需求。许多CAE程序都可以进行复合材料的分析，但是大多程序并没有提供完备的功能，使复合材料的精确仿真难以完成。如有些程序不提供非线性分析能力，有些不提供层间剪切应力的求解能力，有些不提供考虑材料失效破坏继续计算能力等等。ANSYS作为一款著名的商业化大型通用有限元软件，广泛应用于航空航天领域，为飞机结构中的复合材料层合结构分析提供了完整精确的解决方案。1.复合材料的有限元模型建立针对飞机结构中的复合材料层合板、梁、实体以及加筋板等结构类型，ANSYS提供一种特殊的复合材料单元———层单元，以模拟各种复合材料，铺层数可达250层以上，并提供一系列技术模拟各种复杂层合结构。复合材料层单元支持非线性、振动特性、热应力、疲劳断裂等各种结构和热的分析功能和算法。2.复合材料的层合结构定义：■铺层结构：ANSYS对于每一铺层可先定义材料性质、铺层角、铺层厚度，然后通过由下到上的顺序逐层叠加组合为复合材料层合结构；也可以通过直接输入材料本构矩阵来定义复合材料性质。■板壳和梁单元截面形状：ANSYS利用截面形状工具可定义矩形、I型、槽型等各种形式；还可以定义各种函数曲线以模拟变厚度截面。3.特殊层合结构的模拟：?变厚度板壳铺层切断：将切断的某铺层厚度定义为零，即可模拟铺层切断前后的板壳实际形状。（图1上）?不同铺层板壳的节点协调：ANSYS板壳层单元的节点均可偏置到任意位置，使不同铺层数板壳的节点在中面或顶面、底面对齐。（图1下）?蜂窝/泡沫夹层结构：ANSYS通过板壳层单元来模拟夹层结构的特性，夹层面板和芯子可以是不同材料。（图2）?板－梁－实体组合结构：ANSYS将实体、板壳与梁等不同类型单元通过MPC技术相联系，各类单元的节点不需要重合并协调，便于飞机等复杂结构模型的处理。4.复合材料有限元模型的检查：复合材料结构模型建立后，可以将板壳和梁单元显示为实际形状，还可以通过图形显示和列表直观地观察铺层厚度、铺层角度和铺层组合形式，方便模型的检查及校对。（图3）5.复合材料层合结构分析ANSYS层单元支持各种静强度刚度、非线性、稳定性、疲劳断裂和振动特性等结构分析。完成分析后，可以图形显示或输出每个铺层及层间的应力和应变等结果（虽然一个单元包含许多铺层），根据这些结果可以判断结构是否失效破坏和满足设计要求。6.复合材料失效准则ANSYS已经预定义了三种复合材料破坏准则来评价复合材料结构安全性，包括最大应变/应力失效准则，蔡－吴（Tsai-Wu）准则。每种强度准则均可定义与温度相关，考虑不同温度下的材料性能。另外，用户也可自定义最多达六种的

调速永磁同步电动机高频电磁噪音的分析与抑制

调速永磁同步电动机高频电磁噪音的分析与抑制（已处 理） 调速永磁同步电动机高频电磁噪音的分析与抑制 Analysis and Simulation of High-Frequency Noise of Vector-Contorlled PMSM system 调速永磁同步电动机高频电磁噪音的分析与抑制 撰稿人:梁文毅 5 摘要 : 可以转化为对高次谐波电流产生的径向力波的分析,从而转化为对 PWM 信号产生高频电流谐波的分析。本文分析了矢量控制调速永磁 同步电动机驱动系统中产 目前永磁同步电动机矢量控制通常采用 d-q 轴数学模 生 PWM 谐波电流的原因,并基于此分析结果给出了高频 型,本节利用该数学模型对 d-q 轴谐波电流进行分析。电机电磁噪音的特征。基于分析结果,本文提出了解决该类电磁控制算法采用 SVPWM 控制,调制频率为 fPWM。 噪音的几种方式,并采用有限元仿真软件 EasiMotor 对分析结论进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性。 1.1. 永磁同步电动机 d-q 轴谐波电流分析 [14] 关键词:永磁同步电动机、矢量控制、电磁噪音、PWM谐 波电流 在文献 [14] 中对 PWM 谐波电流进行了详细分析,根 据分析可知,通常情况下,d 轴谐波电流主要为一次 PWM

Abstract: 谐波电流,其大小与Δid1 直接相关,其中: 1 ?i ?UT cos2αδ 60 ? cos60 ?δ 2 3L d1 ss d The high frequency electromagnetic noise causedby PWM has been analysed in this paper based on 当α 30 +δ/2 时,Δid1 取最大值,其值为: the analysis of the PWM harmonic current in vector- controlled PMSM system. Based on this result, the2 ? i UT 1? cos60? δ 2 3L d1 ss d characteristic of the noise has been studied, also some of methods to reducing the noise has been proposed 这里,Ld 为 d 轴同步电感,δ为功角, Ts 为调制周期, and the simulation of finite element method in Us 为稳态运行时电压矢 量幅值, 为电压矢量在扇区中瞬 EasiMotor software verified the validity of methods. αKey words: PMSM, Vector Control, Electromagnetic α 时位置,0 。 60 noise, Harmonic current. 而 q 轴 PWM 谐波电流主要为二次 PWM 谐波电流, 其大小与Δiq2 直接相关,其值为:引言 3 ?i ?? 1 3U cos α? 30 U UT 4L q2 s dc q s q

无刷电机电磁噪音振动的最主要原因分析和有效解决途径

这个板块中关于噪音的问题非常多。在此我总结了1下，只从最常见发生机率最大也是刚刚开始做无刷最容易忽视的情况做1个分析和有效解决方案，我看好多的噪音求助就属于我下面要说的噪音种类了。先说这种情况下的原因，解决方案相信大家看完了就应该知道怎么做了。 所有的电动机均呈现某种形式的齿槽效应。 齿槽效应越低电动机转动越平稳。 在电动机和电动机的铁芯结构中的磁体所产生的非均匀磁场形成了齿槽效应：当转子中的磁体切割定子齿时产生磁力。当磁力从1个齿转到另外1个齿时，磁力帮助或阻止转动，使转子有规律的加速或者减速。不均匀的磁拉力产生的齿槽效应。电动机转动不平稳会引起速度脉动和转矩脉动、效率损耗、振动和噪音。速度脉动是指全过程内的速度变化或者速度波动；而转矩脉动则描述了全过程内的转矩变化，槽中绕铜导线将增加这一效果。而从1个齿到另外1个齿的不平衡拉力也在转子中产生了径向偏差，根据这一个产生的齿槽效应的强弱，相应幅度的电磁振动和电磁噪音将随之出现。这种情况在无刷电机中表现最为明显。 根据这个基础在保证满足基本性能要求情况下，调整相关参数或气隙或磁钢磁场强度或者其他，只要是减弱齿槽效应的就可以，相对来说已经做好的电机调气隙是最方便的，直接降低了气隙磁密，这样可以解决或者削弱90%（这里不是说噪音的幅度是说电磁噪音的种类）以上的电磁噪音，只不过需要牺牲其他方面的性能。具体调整矛盾的程度自己把握控制。 至于为什么，因为不管是电枢结构或者是电磁参数不当或者材料共振频率或者其他原因所形成的电磁振动噪音最终要表现于外时，必须得通过1个途径，那就是气隙。控制了气隙也就可以直接影响电磁振动。这里要说明一下电磁振动是电磁噪音的声源，他们本为1体，只不过因为其他相关原因表现出来的幅度不同而已。 这里我有点疑惑，这个相对于做过成熟的无刷设计者来说应该是众所周知了的问题吧？为什么没人把它明白的说出来，这个论坛上我没见到人说，只看见到处的噪音求助和讨论。 强磁无刷哦，比如我拿个例子来说，我以前做了个2.2kw的永磁无刷，磁钢是4mm厚，气隙1.0,做出来的电机那个电磁噪音无法抑制，什么加厚磁轭，什么控制机座的共振频率，什么改齿宽1系列减弱电机因齿槽效应的的方法来改都不行，照样噪音，后来把通过把转子外径车小了，1步1步的做到了1.6气隙才噪音才变没了，好了，这个时候的电机性能拿去和以前的1.0气隙的性能比却没降多少哦，知道为什么没？呵呵，原来是4mm的磁钢太厚了，材料过剩浪费了，就是说设计方案好多都存在输出过剩，设计出来后电机性能比设计的性能高的多哦，所以减了后并不降低多少的，这个样机我后来用了2.5mm的磁钢，气隙1.7mm，绕组稍微补偿了点，结果是性能ok，空载电流才0.14A（原来的空载电流是现在的10倍)负载电流也比原来的低，振动噪音全过。 重申：在这个论坛上叫喊噪音的做无刷电机的估计都是把气隙磁密取的过高来设计电机的，而在强磁电机设计中要想取合适的电机磁密，就只能加大气隙来适应，所以在有些时候能用粘接磁的地方就别用烧结磁了，浪费了。硬要用烧结磁的话就只要加大气隙，不然产生的振动噪音就n难搞定。 当然有相关特殊要求的的电机不在此列。 小无刷电机或者其他常规电机的情况和大无刷电机的不一样的 电机由于在加工过程中所带来的误差造成感应电动势的不完全对称、永磁材料的不一致、电

基于ANSYS的电机支架结构的模态分析

0引言 振动是一种常见的物理现象，由于振动或冲击而产生的共振、疲劳破坏等危害到航空航天、仪器仪表、机械性能、交通运输以及军事防御等各个领域。模态分析用于振动测量和结构动力学分析，可测得比较准确的固有频率、模态振型等参数，它们对机械结构的安全性有重要意义，也有助于设计工程师们可以避开这些频率或最大限度的减小对这些频率上的激励，从而消除过度振动 和噪声[1] 。 电机支架连接构件的整体性能好坏对电机的性能和寿命有很大的影响。电机支架是支撑结构中的主要承载构件，电机支架针对不同的场合使用有不同的类型，本文利用有限元对其中一种工字连接构件进行模态分析，得到其固有频率和振型，可避免工字连接件在工作过程中与其他部件发生共振，造成事故。 1模态分析原理 模态直接反映机械结构的固有振动特性，每个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。一般地，对于多自由度阻尼系统的运动微分方程为 ： （1） 式中：[M]—系统的质量矩阵；[C]—系统的阻尼矩阵；[K]—系统的刚度矩阵；{X}—系统的位移向量；{F （t ）}—系 统的激阵力向量。 在没有外力作用时，可以得到系统的自有振动方程，但通常情况下，又由于阻尼对模态分析影响不大，从而得到无阻尼的自由运动方程 ：（2）其对应的特征值方程为： （3） 因为系统{X}≠{0}，即 ： （4） 解出ωn 即为多自由度系统各阶固有频率，将ωn 解出后代入到方程（3）中求得{X}，即为各阶固有频率的振型。 2工字连接件结构分析 工字连接件其截面为工字型的钢材，选用尺寸为250mm ×118mm ×10mm 方钢，结构图如图1所示，材料参数如表1所示。 图1工字连接 件结构图 表1材料参数 参数名称 参数值 杨氏模量泊松比密度200000/（GP ） 0.37890/（kg （m 3）-1 ） 2.1建模及网格划分利用CATIA 软件建立工字连接件的三维模型，再通过其与ANSYS Workbench 之间的软件接口将支架模型导 入ANSYS Workbench ， 导入后的模型如图2所示。依据模型的几何结构，进行网格划分是有限元模态分析中非常重要的一步，同时，网格的质量也对计算结果的准 确性有重要影响。在ANSYS Workbench 中，对于三维几何体， 提供了多种网格划分方法，包括Automatic 、Multizone 、Tetrahedron 、Hex Dominant 、Swept meshing 、Cutcell 。由于该基于ANSYS 的电机支架结构的模态分析 Modal Analysis of Motor Bracket Structure Based on ANSYS 杨舒婷YANG Shu-ting （重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074） （College of Electrical and Mechanical and Vehical Engineering ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ） 摘要:利用CATIA 软件对电机支架的连接构件即工字连接件进行参数化实体建模，将模型通过软件接口导入ANSYS Workbench ，对连接件进行有限元分析，得到工字连接件各阶固有频率和振型。分析结果表明，连接件低阶模态频率和振动幅度都较小，满足设计要求，为工字连接件的设计和改进提供了方法和依据。 Abstract:The parametric solid model of the connecting component of the motor bracket,I -type connector,is modeled by CATIA software.The model is imported into the ANSYS Workbench through the software interface,and the finite element analysis of the connection is carried out by using the Model module,and the natural frequencies and vibration modes of each order are obtained.The analysis results show that the low order modal frequency and vibration amplitude of the connectors are small,which meets the design requirements and provides a method and basis for the design and improvement of the I-type connectors. 关键词:工字连接件；有限元分析；固有频率；振型Key words:I-type connector ；finite element analysis ；natural frequency ；vibration modes —————————————————————— —作者简介:杨舒婷（通讯作者）（1993-），女，硕士生，主要研究方向为机电一体化。

模态分析有限元仿真分析学习心得

有限元仿真分析学习心得 1 有限元分析方法原理 有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 有限元法是随着电子计算机发展而迅速发展起来的一种工程力学问题的数值求解方法。20世纪50年代初，它首先应用于连续体力学领域—飞机结构静、动态特性分析之中，用以求得结构的变形、应力、固有频率以及阵型。由于其方法的有效性，迅速被推广应用于机械结构分析中。随着电子计算机的发展，有限元法从固体力学领域扩展到流体力学、传热学、电磁学、生物工程学、声学等。 随着计算机科学与应用技术的发展，有限元理论日益完善，随之涌现了一大批通用和专业的有限元计算软件。其中，通用有限元软件以ANSYS，MSC公司旗下系列软件为杰出代表，专业软件以ABAQUS、LS-DYNA、Fluent、ADAMS 为代表。 ANSYS作为最著名通用和有效的商用有限元软件之一，集机构、传热、流体、电磁、碰撞爆破分析于一体，具有强大的前后处理及计算分析能力，能够进行多场耦合，结构-热、流体-结构、电-磁场的耦合处理求解等。 有限元分析一般由以下基本步骤组成： ①建立求解域，并将之离散化成有限个单元，即将问题分解成单元和节点； ②假定描述单元物理属性的形(shape)函数，即用一个近似的连续函数描述每个单元的解； ③建立单元刚度方程； ④组装单元，构造总刚度矩阵； ⑤应用边界条件和初值条件，施加载荷； ⑥求解线性或者非线性微分方程组得到节点值，如不同节点的位移； ⑦通过后处理获得最大应力、应变等信息。 结构的离散化是有限元的基础。所谓离散化就是将分析的结构分割成为有限

三相异步电动机的电磁噪音分析和控制

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/d59432765.html, 三相异步电动机的电磁噪音分析和控制 作者：吴建兵 来源：《中华建设科技》2012年第09期 【摘要】对三相交流异步电动机的电磁噪音，从槽配合选择、气隙谐波磁场等方面进行分 析，找出引起电磁噪音的主要原因，最后提出控制电磁噪音的相关措施。 【关键词】异步电动机；气隙槽配合；谐波磁场；电磁噪音 Wu Jian— （Xi''an Tech Full Simo Motor Co.， LtdXi''anShaanxi710018） 【Abstract】Three—phase AC induction motor electromagnetic noise from the slot with the select air gap harmonic magnetic field analysis to identify major cause electromagnetic noise， and 【Key words】Asynchronous motor；Air gap slot with；Harmonic magnetic field； 1.引言 Y、Y2系列三相异步电动机应用于各行各业，其负载噪音指标方面与国外产品相比尚有 较大差距。特别是2极高速中小型电动机的电磁噪音已超出国际贸易和国内特殊行业的最低要求。产品出口和国内特殊行业的应用受到严重影响。本文定性加简单的量化分析，阐明2极电机电磁噪音超标的原因及解决方案。 2. 噪音分类 异步电动机的噪音分三类：电磁噪音、空气动力噪音和机械噪音。空气动力噪音源于异步电动机的风扇通风噪音。由于空载和负载的转差非常小，从空载到负载通风噪音几近定值。因此，对于空载噪音达标而负载噪音超标的2极高速电机，通风噪音不是电磁噪音超标的主要原因。 机械噪音主要是由轴承噪音引起的。对于工艺成熟的Y、Y2系列电机，从降低机械噪音方面来使电磁噪音达标也是不明智的。 电磁噪音是由于电机气隙中各次谐波磁场引起的交变电磁力引发铁心及其相联的机械构件 中的振动和共振。采取更趋合理的方案是完全可以做到的。

ansys大作业ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较要点

期末大作业 题目：简单直流致动器 ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者姓名：柴飞龙 学科（专业）：机械工程 学号：21225169 所在院系：机械工程学系 提交日期2013 年 1 月

1、 背景简述： ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。而ansoft Maxwell 软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。 本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是ansoft 软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多，界面友好。 现就对一电磁场应用实例，用ANSYS 进行仿真分析，得到的结果与ansoft 得到的结果进行简单核对比较。 2、 问题描述： 简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料，r μ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=r μ），匝数为2000，线圈励磁为直流电流：2A 。模型为轴对称。 3、 ANSYS 仿真操作步骤： 第一步：Main menu>preferences

第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete 第三步：设置单元行为 模拟模型的轴对称形状，选择Options（选项） 第四步：定义材料 Preprocessor>Material Props> ?定义空气为1号材料(MURX = 1) ?定义衔铁为2号材料(MURX = 1000) ?定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)

直流电机的基本知识

直流电机的基本知识 1 直流电机的工作原理 永磁式直流电机是应用很广泛的一种。只要在它上面加适当电压。电机就转动。图是这种电机的符号和简化等效电路[1]。 工作原理图： 图直流电机的符号和等效电路 这种电机由定子、转子、换向器(又称整流子)、电刷等组成，定子用作产生磁场。转于是在定子磁场作用下，得到转矩而旋转起来。换向器及时改变了电流方向，使转子能连续旋转下去。也就是说，直流电压加在电刷上，经换向器加到转子线圈，流过电流而产生磁场，这磁场与定子的固定磁场作用，转子被强迫转动起来。当它转动时，由于磁场的相互作用，也将产生反电动势，它的大小正比于转子的速度，方向和所加的直流电压相反。图给出了等效电路。Rw代表转子绕组的总电阻，E代表与速度相关的反电动势。 永磁式换流器电机的特点： 当电机负载固定时，电机转速正比于所加的电源电压。 当电机直流电源固定时，电机的工作电流正比于转予负载的大小。 加于电机的有效电压，等于外加直流电压减去反电动势。因此当用固定电压驱动电机时，电机的速度趋向于自稳定。因为负载增加时，转子有慢下来的倾向，于是反电动势减少，而使有效电压增加，反过来又将使转子有快起来的倾向，所以总的效果使速度稳定。 当转子静止时，反电动势为零，电机电流最大。其最大值等于V／Rw(这儿V是电源电压)。最大·电流出现在刚起动的条件。 转子转动的方向，可由电机上所加电压的极性来控制。 体积小、重量轻、起动转矩大。 由于具备上述的那些特点，所以在医疗器械、小型机床、电子仪器、计算机、气象探空仪、探矿测井、电动工具、家用电器及电子玩具等各个方面，都得到广泛的应用。 对这种永磁式电机的控制，主要有电机的起停控制、方向控制、可变速度控制和速度的稳定控制。

变频电机底座共振模态分析及改造案例

- 62 - 工 业 技 术 下降时，抱钳抱住底模或者钢筋笼；当气缸伸缩头上升时， 抱钳打开。 ５　气缸的选型 自动夹具的气缸作为机构动作的动力，必须满足克 服卡钳或抱钳自重和钳子与管模或钢筋笼之间的摩擦力之和。气缸由空压机提供压缩空气，一般气压调整为0.8MPa，气缸的伸出力F =PxA -f ，式中P 为气压，A 为气缸截面积，f 为气缸活塞摩擦力。气缸的缩回力一般为伸出力的90%左右考虑比较适宜。气缸的供气管一般采用弹簧气管，气管直径为φ12，吊梁上下升降时，弹簧气管自动伸缩。 结语 该管桩起重机自动夹具采用压缩空气推动气缸动作，电子阀控制气缸的伸出或收缩，结构简单，使用过程中无污染；夹具闭合自锁性能好，安全可靠；一机多用，满足管桩生产线上各工艺自动夹放管模和钢筋笼的要求，无需地面配置工作人员，实现生产安全高效率。 参考文献 [1]张质文，王金诺，程文明，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2013：1430-1563. [2]成大先. 机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009. [3]起重机设计规范，GB/T3811-2008 [S]. 1- 吊梁 ；2-气缸；3-滑动内架；4-销轴；5-卡钳支架；6-管模跑轮；7-卡钳 图2 卡式夹具闭合、打开示意图 1-吊梁；2-气缸；3-转动推杆；4-抱钳；5-销轴；6-底模；7-钢筋笼 图3 抱式夹具抱底模、钢筋笼的示意图 ０　引言 电机共振是机械和电气领域常见现象，共振会影响电机的正常运行，降低电机使用寿命，并且带来振动、噪声和效率降低。 某设备使用大型变频电机，通过电机底座固定在基础上，在设备运行时电机振动明显。利用有限元软件对该电机及底座进行模态分析，确定为发生共振。用三维软件建 立原设备仿真模型，并加入多种底座的改造方案，再用有限元分析，确定最优的改造方案。设备现场按最优方案进行改造，共振消除。 １　现场振动情况及振动测量 电机空载，在较高转速时振动明显，拾取变频器频率和振动传感器信号，如图1所示。 图1 图表说明：横坐标为时间，纵坐标为幅值；蓝线为电机输入频率，红线、绿线为电机前后轴承附近振动值。 空载时，振动信号在变频40Hz（电机额定50Hz，1494r/min）附近发生振幅明显提高，经分析为共振现象， 变频电机底座共振模态分析及改造案例 王 江 （中国有色（沈阳）泵业有限公司，辽宁 沈阳 110144） 摘 要：电机广泛使用在机电领域，共振现象时有发生，危害极大。设备现场电机和底座发生共振，借助有限元软件和三维建模软件，从多种改造方案中选出最优方案，并现场改造，成功消除共振。关键词：电机；底座；共振；模态分析；改造中图分类号：TH122 文献标志码：A

电机电磁噪声的分析

电机电磁噪声的分析 定转子的槽配合的选择对电磁噪音的影响很大，选择合适的槽配合是降低电磁噪音最有效、最经济的方法，因此，在选择定转子槽配合时要慎重。要避免出现幅值较大，次数较低的力波，幅值较大的定转子齿谐波磁场由定转子槽数决定，由电机学，可知定转子一阶齿谐波作用产生的力波次数m 为， ()()12m Z p Z p =±+±±+ 式中1Z 、2Z - 定、转子槽数、p -极对数 定子相带谐波与转子一阶齿谐波作用产生的力波次数（对定子60 相带整数槽绕组）为： ()()26m Kp p Z p =+±±+ 式中012K =±±?、、 定转子二阶齿谐波作用产生的力波次数为： ()()1222m Z p Z p =±+±±+ 在设计时，应尽量避免定转子槽配合产生较低的m ，另外齿谐波幅值随转子槽数增大而减小。因此，为了降低电机的电磁噪音，在选择定转子槽数时应采用远槽多槽配合，即 2Z 与 1Z 相差较大及21Z Z ?， 电动机二维（力波频率与力波阶次）电磁噪声理论 由异步电动机气隙磁密波的作用,在定子铁心齿上产生的磁力有径向和切向两个分量。 径向分量使定子铁心产生的振动变形是电磁噪声的主要来源；

切向分量是与电磁转矩相对应的作用力矩,它使齿对其根部弯曲,并产生局部振动变形,这是电磁噪声的一个次要来源； 电磁噪声一般在极数较多、功率较大的电机中比较明显,并且是引起负载时噪声增大的重要原因。 三相异步电动机运行时，气隙中存在基波与一系列谐波磁场，它们相互作用除产生引起转矩的切向力外，还会产生许多高次、频率且各不相同的旋转径向电磁力波，这些径向力波作用在定转子上，使它发生径向周期性变形，即产生频率等于径向力波频率的振动，该振动传到机座，引起机座的振动，从而又使机座周围的空气脉动而引起电磁噪声，电机本身都有固有的振动频率，当径向力波频率与电机的固有频率相同或相近时，就会引起共振，产生很大的电磁噪音。 笼型异步电动机电磁噪声的频带通常为700 ～4000Hz 。在这个频率范围内,人的耳朵有很高的灵敏度,因而引起强烈的噪声感觉,严重时表现为十分刺耳的啸叫声。 降低电动机电磁噪声的基本条件，除了使力波频率远离电动机固有频率这一传统条件以外，电动机二维电磁噪声理论又增加一个使力波阶数不等于模态振型阶数这个新条件。因此，二维电磁噪声理论给电动机槽配合的选择提供了两个可以达到降低噪声的选择条件。 Y系列电动机的主要模态振型阶数大多数是2阶的，所以异步电机避免产生高电磁噪声的经验是消除2阶力波，二维电磁噪声理论给予异步电动机设计中槽配合的选择增加了必须考虑降低电磁噪声的新内容： 1.计算电磁力波阶数和力波频率； 2.计算电动机结构的模态参数，特别是模态频率和模态振型阶数；