本發(fā)明涉及永磁同步電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：

節(jié)能減排是全球發(fā)展的趨勢(shì)，而棉紡行業(yè)是能源消耗的大戶(hù)，它的運(yùn)行時(shí)間24小時(shí)，工作用的電機(jī)用電成本占棉紡行業(yè)第二大支出成本，使用高效節(jié)能永磁電機(jī)(有鐵芯)屬于一種手段，但其存在齒槽轉(zhuǎn)矩的問(wèn)題。而且紡織用的電機(jī)所產(chǎn)生的噪聲也是不容忽視的問(wèn)題，當(dāng)電機(jī)的噪聲過(guò)大時(shí)，不僅影響其正常運(yùn)行，甚至出現(xiàn)電機(jī)的掃膛，而且也影響工作人員的作業(yè)。電機(jī)的噪聲主要來(lái)源于電磁噪聲，由于電機(jī)氣隙空間磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的力波，它的徑向電磁力波會(huì)使定轉(zhuǎn)子發(fā)生徑向變形與周期性的震動(dòng)，產(chǎn)生電磁噪聲。當(dāng)其定子固有頻率與其接近時(shí)，就會(huì)引起共振，增大噪聲與振動(dòng)。對(duì)機(jī)器以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員具有嚴(yán)重不良的影響。

目前，永磁同步電機(jī)測(cè)量噪聲有以下幾個(gè)方面：

(1)鉛屏蔽法是用鉛板做成的密封隔聲罩覆蓋在機(jī)器上，依次測(cè)量露出的各輻射面，得到輻射面上各處的輻射聲壓級(jí)。此方法對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，很難做到完全覆蓋，從而影響測(cè)量精度；且對(duì)測(cè)試的聲學(xué)環(huán)境有一定的要求，測(cè)試成本較高。

(2)近場(chǎng)測(cè)量法，又稱(chēng)聲通道法，是將要測(cè)量的輻射表面的噪聲用導(dǎo)管引出，在管道另一端設(shè)置傳聲器，并用隔板將其他噪聲隔開(kāi)進(jìn)行測(cè)量。這種方法精度不高，應(yīng)用范圍不廣。

(3)表面振動(dòng)法是通過(guò)測(cè)量表面振動(dòng)求得輻射噪聲，不需要特殊的聲學(xué)環(huán)境。但是對(duì)于不同對(duì)象，確定測(cè)點(diǎn)的位置和點(diǎn)數(shù)要靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定。

(4)基于間接邊界元法測(cè)出永磁同步電機(jī)的噪聲模型：運(yùn)用lmsvirtual.labacoustics大型有限元聲學(xué)計(jì)算軟件建立電機(jī)聲場(chǎng)模型，采用實(shí)測(cè)電機(jī)機(jī)殼表面法向振動(dòng)加速度預(yù)估電機(jī)內(nèi)部輻射噪聲聲場(chǎng)。將試驗(yàn)中測(cè)得的電機(jī)機(jī)殼表面振動(dòng)的法向加速度直接作為聲場(chǎng)計(jì)算的邊界條件，聲學(xué)計(jì)算基于helmholtz積分公式，是一種理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測(cè)量相結(jié)合的方法。但是由于測(cè)量困難以及誤差，此模型不是十分準(zhǔn)確。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)永磁同步電機(jī)的噪聲的測(cè)量精度以及測(cè)量成本較高，且難以在測(cè)量過(guò)程中對(duì)永磁同步電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化電機(jī)噪聲的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)永磁同步電機(jī)的噪聲的測(cè)量精度以及測(cè)量成本較高，且難以在測(cè)量過(guò)程中對(duì)永磁同步電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化電機(jī)噪聲的目的的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法，包括：

通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；

根據(jù)有限元法分析電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值；

根據(jù)參數(shù)數(shù)值對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，求出電機(jī)的定子齒部所受到的徑向力波，并將獲得的求解結(jié)果進(jìn)行諧響應(yīng)分析；

根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼，進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植记闆r。

可選地，通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型包括：

根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；

劃分出電機(jī)的定子齒部以及繪制電機(jī)的通風(fēng)孔，并對(duì)電機(jī)的氣隙區(qū)域進(jìn)行多層的網(wǎng)格剖分。

可選地，根據(jù)有限元法分析電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值包括：

根據(jù)有限元法對(duì)電機(jī)的初步模型中的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距進(jìn)行參數(shù)化掃描，在磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距的變量范圍中選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距。

可選地，根據(jù)參數(shù)數(shù)值對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，求出電機(jī)的定子齒部所受到的徑向力波，并將獲得的求解結(jié)果進(jìn)行諧響應(yīng)分析包括：

對(duì)選取了可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距后的電機(jī)根據(jù)麥克斯韋應(yīng)力張量法進(jìn)行徑向電磁力波的求解，并將獲得的求解結(jié)果輸入到繪制好的電機(jī)的三維模型的定子齒部截面，對(duì)繪制好的電機(jī)的通風(fēng)孔施加邊界條件，進(jìn)行諧響應(yīng)分析。

可選地，根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)速度輸出并進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)的噪聲分布情況包括：

根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼并將電機(jī)的定子外殼作為噪聲源進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植冀Y(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化裝置，包括：

生成模塊，用于通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；

第一分析模塊，用于根據(jù)有限元法分析電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值；

求解模塊，用于根據(jù)參數(shù)數(shù)值對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，求出電機(jī)的定子齒部所受到的徑向力波，并將獲得的求解結(jié)果進(jìn)行諧響應(yīng)分析；

第二分析模塊，用于根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼，進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植记闆r。

可選地，生成模塊包括：

生成單元，用于根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；

劃分單元，用于劃分出電機(jī)的定子齒部以及繪制電機(jī)的通風(fēng)孔，并對(duì)電機(jī)的氣隙區(qū)域進(jìn)行多層的網(wǎng)格剖分。

可選地，第一分析模塊包括：

掃描單元，用于根據(jù)有限元法對(duì)電機(jī)的初步模型中的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距進(jìn)行參數(shù)化掃描，在磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距的變量范圍中選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距。

可選地，求解模塊包括：

求解單元，用于對(duì)選取了可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距后的電機(jī)根據(jù)麥克斯韋應(yīng)力張量法進(jìn)行徑向電磁力波的求解，并將獲得的求解結(jié)果輸入到繪制好的電機(jī)的三維模型的定子齒部截面，對(duì)繪制好的電機(jī)的通風(fēng)孔施加邊界條件，進(jìn)行諧響應(yīng)分析。

可選地，第二分析模塊包括：

分析單元，用于根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼并將電機(jī)的定子外殼作為噪聲源進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植冀Y(jié)果。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法及裝置，包括：通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；根據(jù)有限元法分析電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值；根據(jù)參數(shù)數(shù)值對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，求出電機(jī)的定子齒部所受到的徑向力波，并將獲得的求解結(jié)果進(jìn)行諧響應(yīng)分析；根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼，進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植记闆r，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)先采用磁路法對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)，然后用有限元的方法參數(shù)化分析影響齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，選取盡可能較大地削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的數(shù)值，再進(jìn)行永磁同步電機(jī)定子齒部徑向電磁力波的計(jì)算，將得到的結(jié)果輸出進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的諧響應(yīng)分析，最后將諧響應(yīng)求出的振動(dòng)加速度，輸出到聲場(chǎng)分析模塊，進(jìn)行永磁電機(jī)定子外殼四周噪聲分布的仿真。整個(gè)過(guò)程將電磁-結(jié)構(gòu)-聲場(chǎng)耦合在一起，提供了一種在優(yōu)化電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，降低電機(jī)電磁噪聲的測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)永磁同步電機(jī)的噪聲的測(cè)量精度以及測(cè)量成本較高，且難以在測(cè)量過(guò)程中對(duì)永磁同步電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化電機(jī)噪聲的目的的技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的生成電機(jī)的2d模型的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的劃分電機(jī)定子齒部后的電機(jī)模型示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的在rmxprt模塊設(shè)置相應(yīng)的變量以及其對(duì)應(yīng)的值示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一鍵建模生成電機(jī)2d平面模型的工作界面示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的在2d工作界面的優(yōu)化選項(xiàng)添加參數(shù)進(jìn)行分析示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的參數(shù)化掃描的界面示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的參數(shù)化變量所帶來(lái)的組合方案示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的電機(jī)磁極極弧系數(shù)掃描示意圖；

圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的電機(jī)磁極偏心距掃描示意圖；

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的ansysmaxwell建立的電機(jī)二維模型；

圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的solidwork建立的電機(jī)三維模型；

圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化前的電機(jī)機(jī)殼噪聲云圖；

圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化后的電機(jī)機(jī)殼噪聲云圖；

圖16為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法及裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)永磁同步電機(jī)的噪聲的測(cè)量精度以及測(cè)量成本較高，且難以在測(cè)量過(guò)程中對(duì)永磁同步電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到優(yōu)化電機(jī)噪聲的目的的技術(shù)問(wèn)題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法包括：

101、通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型。

102、根據(jù)有限元法分析電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值；

通過(guò)公式推導(dǎo)，從電機(jī)磁場(chǎng)與能量的角度，得到影響電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩的相關(guān)參數(shù)，可以從磁場(chǎng)儲(chǔ)能的角度獲得齒槽轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式，具體如下式：

其中，la為電樞鐵芯的軸向長(zhǎng)度；r1、r2分別為電樞外半徑、定子軛部?jī)?nèi)半徑；n為使為整數(shù)的整數(shù)；z、p分別為電機(jī)槽數(shù)、極對(duì)數(shù)。

其中，齒槽轉(zhuǎn)矩的定義為：齒槽轉(zhuǎn)矩是永磁電機(jī)繞組不通電時(shí)永磁體和定子鐵芯之間相互作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。而它的轉(zhuǎn)矩形成主要是由永磁體與電樞齒(即電機(jī)定子齒部)之間相互作用力的切向分量引起的，故可以通過(guò)削弱齒槽轉(zhuǎn)矩，選取合適的氣隙磁密值，進(jìn)而減小電機(jī)的徑向電磁力，減輕永磁電機(jī)中的電磁噪聲影響。

在獲得電機(jī)的初步模型之后，可以根據(jù)有限元法參數(shù)化分析電機(jī)的初步模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)(即對(duì)上述的齒槽轉(zhuǎn)矩中的表達(dá)式中的參數(shù)進(jìn)行分析)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值。

103、根據(jù)參數(shù)數(shù)值對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，求出電機(jī)的定子齒部所受到的徑向力波，并將獲得的求解結(jié)果進(jìn)行諧響應(yīng)分析；

在選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值之后，根據(jù)參數(shù)數(shù)值，對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，并將獲得的求解結(jié)果，并將獲得的求解結(jié)果輸入到繪制好的電機(jī)三維模型的定子齒部截面，接著對(duì)繪制好的電機(jī)的通風(fēng)孔施加邊界條件，進(jìn)行諧響應(yīng)分析。

104、根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼，進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植记闆r。

最后，根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)定子外殼，并進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)的周?chē)肼暦植记闆r。

以上為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法的一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：

201、根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；

首先，根據(jù)電機(jī)的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)，即內(nèi)外徑，繞組線徑、繞法、尺寸等，通過(guò)ansysrmxprt對(duì)電機(jī)進(jìn)行磁路的快速運(yùn)算，一鍵生成2d模型，如圖3所示，即為生成電機(jī)的2d模型的示意圖。

202、劃分出電機(jī)的定子齒部以及繪制電機(jī)的通風(fēng)孔，并對(duì)電機(jī)的氣隙區(qū)域進(jìn)行多層的網(wǎng)格剖分。

在生成電機(jī)的初步模型之后，劃分出電機(jī)的定子齒部以及繪制電機(jī)的通風(fēng)孔。如圖4所示，為劃分電機(jī)定子齒部后的電機(jī)模型示意圖。

203、根據(jù)有限元法對(duì)電機(jī)的初步模型中的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距進(jìn)行參數(shù)化掃描，在磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距的變量范圍中選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距；

再根據(jù)有限元法對(duì)電機(jī)的初步模型中的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距進(jìn)行參數(shù)化掃描，在磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距的變量范圍中選取可最大削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距。其中，因?yàn)闅庀妒菍?shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，且位于電機(jī)定子齒與永磁體之間。齒槽轉(zhuǎn)矩與徑向電磁力波的產(chǎn)生都與氣隙密切相關(guān)。為提高后面的齒槽轉(zhuǎn)矩以及電機(jī)徑向電磁力的計(jì)算精度，需要對(duì)其進(jìn)行多層網(wǎng)格剖分，雖然可能會(huì)提高運(yùn)算量時(shí)間，但是能保證計(jì)算解精確可靠。因此，在maxwell2d的工作界面進(jìn)行有限元方法的仿真分析，其主要步驟如下：

(1)在rmxprt模塊采用磁路計(jì)算時(shí)，對(duì)磁極極弧系數(shù)、磁極偏心距數(shù)值設(shè)置為相應(yīng)的變量，比如像d，position。如圖5所示，為在rmxprt模塊設(shè)置相應(yīng)的變量以及其對(duì)應(yīng)的值示意圖。

(2)從rmxprt一鍵生成2d平面模型后，2d模型的操作界面就會(huì)形成有如圖6的界面。可以從圖像中看到生成的電機(jī)模型以及左下角箭頭所指出的之前設(shè)置好的參數(shù)變量。如圖6所示，為一鍵建模生成電機(jī)2d平面模型的工作界面示意圖。

(3)展開(kāi)上面的maxwell2ddesign5，可以看到有下面邊界設(shè)置、激勵(lì)、參數(shù)、網(wǎng)格剖分、求解設(shè)置、優(yōu)化、場(chǎng)域觀察的選項(xiàng)。按照?qǐng)D7中的序號(hào)步驟，右擊優(yōu)化設(shè)置，添加參數(shù)化進(jìn)行分析。如圖7所示，為在2d工作界面的優(yōu)化選項(xiàng)添加參數(shù)進(jìn)行分析示意圖。

(4)選擇線性步長(zhǎng)，然后設(shè)定合適的起始值，最終值以及間距，可以得到如圖8所示的參數(shù)化掃描的界面示意圖。

(5)然后進(jìn)行對(duì)這些參數(shù)形成的組合方案進(jìn)行有限元仿真，得到參數(shù)不同時(shí)的仿真結(jié)果。因此，根據(jù)這些不同的參數(shù)形成不同的組合方案所得到的仿真結(jié)果效果，即可選擇能夠最大化削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)組合。如圖9所示，為參數(shù)化變量所帶來(lái)的組合方案示意圖。

204、對(duì)選取了可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距后的電機(jī)根據(jù)麥克斯韋應(yīng)力張量法進(jìn)行徑向電磁力波的求解，并將獲得的求解結(jié)果輸入到繪制好的電機(jī)的三維模型的定子齒部截面，對(duì)繪制好的電機(jī)的通風(fēng)孔施加邊界條件，進(jìn)行諧響應(yīng)分析；

在選取了能極大化削弱齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)之后，然后對(duì)結(jié)構(gòu)模型的繞組施加相位各自相差120°的對(duì)稱(chēng)三相電流，對(duì)電機(jī)電樞外徑添加狄里克萊邊界條件(即將其定義磁場(chǎng)強(qiáng)度為0)，仿真理想的磁絕緣，進(jìn)行瞬態(tài)仿真。取定子與永磁體中間的氣隙邊界，根據(jù)麥克斯韋應(yīng)力張量法，求出其瞬態(tài)的徑向電磁力波。利用其自帶的頻域分解器進(jìn)行fft變換得到徑向電磁力波的頻域分布，屬于電磁諧波，并求解出諧波的幅值以及對(duì)應(yīng)的次數(shù)，留下作為對(duì)應(yīng)優(yōu)化前后設(shè)計(jì)的合理性分析。然后將徑向電磁力波作為激勵(lì)，導(dǎo)入到利用maxwell3d畫(huà)出的三維電機(jī)繞組的定子齒部截面位置，并在ansysworkbench諧響應(yīng)模塊進(jìn)行分析，對(duì)電機(jī)通風(fēng)孔施加邊界約束條件，并以電機(jī)電樞外表面為噪聲傳遞的介質(zhì)，獲取振動(dòng)位移及加速度。

205、根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼并將電機(jī)的定子外殼作為噪聲源進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植冀Y(jié)果。

最后，將諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度導(dǎo)入workbench噪聲分析的模塊acoustics，以其簡(jiǎn)易的電機(jī)定子外的機(jī)殼為例，將其設(shè)置為噪聲源，對(duì)其最外圍施加到徑向噪聲邊界條件，即可獲得電機(jī)外殼的周?chē)脑肼暦植荚茍D。

為便于理解，下面將以一紡織用的電機(jī)作為具體的例子，進(jìn)行仿真。如表1所示，為電機(jī)初步設(shè)計(jì)的參數(shù)表。

表1電機(jī)初步設(shè)計(jì)的參數(shù)

請(qǐng)參閱圖10和圖11，為電機(jī)磁極極弧系數(shù)掃描示意圖和電機(jī)磁極偏心距掃描示意圖。

請(qǐng)參閱圖12和圖13，為ansysmaxwell建立的電機(jī)二維模型和solidwork建立的電機(jī)三維模型。

請(qǐng)參閱圖14和圖15，為電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化前的電機(jī)機(jī)殼噪聲云圖和電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩優(yōu)化后的電機(jī)機(jī)殼噪聲云圖。

在對(duì)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化并削弱齒槽轉(zhuǎn)矩后，噪聲對(duì)比如表2所示。

表2電機(jī)噪聲對(duì)比

以上為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化方法的另一個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化裝置進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請(qǐng)參閱圖16，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于磁路法與有限元法的電機(jī)噪聲優(yōu)化裝置包括：

生成模塊301，用于通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；生成模塊301包括：

生成單元3011，用于根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)磁路法設(shè)計(jì)，將電機(jī)的磁場(chǎng)簡(jiǎn)化為磁路，并生成電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型；

劃分單元3012，用于劃分出電機(jī)的定子齒部以及繪制電機(jī)的通風(fēng)孔，并對(duì)電機(jī)的氣隙區(qū)域進(jìn)行多層的網(wǎng)格剖分。

第一分析模塊302，用于根據(jù)有限元法分析電機(jī)的初步設(shè)計(jì)模型中影響電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)，并選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的參數(shù)數(shù)值；第一分析模塊302包括：

掃描單元3021，用于根據(jù)有限元法對(duì)電機(jī)的初步模型中的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距進(jìn)行參數(shù)化掃描，在磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距的變量范圍中選取可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距。

求解模塊303，用于根據(jù)參數(shù)數(shù)值對(duì)電機(jī)進(jìn)行徑向電磁力波的求解，求出電機(jī)的定子齒部所受到的徑向力波，并將獲得的求解結(jié)果進(jìn)行諧響應(yīng)分析；求解模塊303包括：

求解單元3031，用于對(duì)選取了可削弱電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩的磁極極弧系數(shù)和磁極偏心距后的電機(jī)根據(jù)麥克斯韋應(yīng)力張量法進(jìn)行徑向電磁力波的求解，并將獲得的求解結(jié)果輸入到繪制好的電機(jī)的三維模型的定子齒部截面，對(duì)繪制好的電機(jī)的通風(fēng)孔施加邊界條件，進(jìn)行諧響應(yīng)分析。

第二分析模塊304，用于根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度，將振動(dòng)加速度輸出到電機(jī)的定子外殼，進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植记闆r；第二分析模塊304包括：

分析單元3041，用于根據(jù)諧響應(yīng)分析得到的振動(dòng)加速度輸出并將電機(jī)的定子外殼作為噪聲源進(jìn)行聲場(chǎng)分析，獲得電機(jī)周?chē)脑肼暦植冀Y(jié)果。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以?xún)蓚€(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷(xiāo)售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)、只讀存儲(chǔ)器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。