車用永磁電機在工作過程中會產生高頻電磁噪聲,而人耳對高頻噪音非常敏感,因此合理的分析和降低電磁噪聲,對于改善混合動力汽車的NVH 性能,顯得很有必要。然而國內目前幾乎所有的文獻都通過Maxwell分析電機氣隙磁場或者僅通過JMAG粗略計算電機輻射噪聲。Maxwell還沒有開發與專業噪聲分析軟件LMS Virtual.Lab的接口,無法完整表達隨著空間和時間均在變化的3維氣隙電磁力。同時很多文獻都止步于定子的模態分析或電磁振動響應分析,并不涉及噪聲問題。為此東莞電機廠聯合使用JMAG,Ansys和Virtual.Lab提出一套完整的車用永磁同步電機電磁噪聲仿真方案,為其數值模擬提供理論指導。
一、MATV和AML算法
MATV是指通過計算系統的ATV值,得到其聲學傳遞屬性,從而計算不同激勵下系統聲學量的一種求解方法,對于計算多工況噪聲有很大優勢,可以有效減少計算時間。
設結構表面振動速度為vns(w),其在空間某一點的輻射聲壓P可以表示為:
其中,ATV(w)T是聯系結構表面法向振動速度與空間某點聲壓的聲學傳遞函數,本身不隨著激勵的變化而變化,而MATV則是把結構振動速度用結構模態與模態參與因子表示出來,即結構振動速度:
式中,ф為結構模態向量矩陣,MRSP(w)為給定頻率下的模態參與因子。將振動速度投影到法線方向上。
二、東莞環球電機定子結構模態分析
永磁同步電機包含定子鐵心,轉子,繞組,永磁體,外殼,端蓋,軸承等部件,由于定轉子之間是作用力與反作用力的關系,通常分析電機輻射噪聲時,只需要分析定子部分即可。
圖1為簡化的定子結構,由端蓋,繞組,定子,外殼以及軸承組成,其中軸承簡化為RBE2單元
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