日本安川YASKAWA定子振动噪声预测分析技术以及电机开发设计技术的未来

1. 电磁场/结构/振动/声耦合分析

为了准确预测定子振动和噪声，我们开发了一种结合了电磁场、结构、振动和声学分析的分析技术。下面是分析流程。

电磁场/结构/振动/声耦合分析分三点。

 

(1)

即使通过简化的技术

分析可以高精度地预测振动和声音，但如果分析的计算时间较长，则无法用于设计研究。因此，为了减少计算时间，将缠绕有导线的线圈和由堆叠的薄钢板制成的定子铁芯简化为单一形状。此外，为了使用简化模型再现实际机器的现象，设置考虑各向异性的材料属性值。这些简化技术可以在不到一天的时间内获得准确的分析结果。

(2)

考虑装配和加工的应力在

电机生产过程中，由于压装、热装和螺钉紧固等工艺，电机中会产生应力。这会改变刚度，影响振动模式和固有频率。因此，通过使用静态结构分析计算再现装配和加工现象的应力并在特征值分析和频率响应分析中反映该应力，可以准确预测振动模式和固有频率的增加。

(3)

考虑电机运行时产生的激振力 电机运动

产生的电磁力就是引起振动的激振力。通过使用再现实际机器的电流波形通过电磁场分析计算激振力并将其反映在频率响应分析中，可以预测振动模式和激振力的共振。

 

2. 耦合分析应用实例

我们对测量振动和声音的电机进行了耦合分析，比较了测量和分析的振动和声音，并确认了耦合分析的效果。

 

实际测量和分析结果的比较（振动）

■振动模式和频率

能够确认定子的二次环模式的振动模式，能够以1%的高精度预测该共振频率。

目标电机的框架和铁芯通过热装固定，并通过静态结构分析计算此加工产生的应力，并通过在分析上再现实际机器的状态，得到准确的结果。我能够.

实测与分析结果对比（声音）

■振动和声音

可以以5%以下的误差预测圆环二次模式的振动和声压的最大值，并且可以捕捉到圆环二次模式的共振现象。可准确预测振动模式，利用电磁场分析计算出的激振力进行电磁场-结构-振动-声耦合分析，可再现实机共振现象，高精度预测振动和声音.我知道你可以。

基于上述结果，开发的耦合分析技术可以预测在技术上难以准确预测的激振力和振动模式，以及结合这些振动因素的共振现象。

 

3. 分析技术的多功能性

固有频率实测与分析对比

 

为了提高分析的准确性，调整分析条件和材料属性值。如果电机型号发生变化，使用的结构和零件也会发生变化，调整后的分析条件不再对应，导致分析精度下降。

为了确认构建的分析技术的通用性，我们测量并分析了四种不同容量和结构的伺服电机的振动模式。一般来说，固有频率的分析误差在10%以下，得到了高精度的结果。Model C 的二阶复曲面模态误差稍大。这个误差因素是调整后的材料属性值，我们认为这个调整是问题所在。

 

此外，可以看出，对于振动和噪声可能成为问题的数 kHz 的环形第三模式，可以获得良好的精度。

我们开发的分析技术除了能够准确预测振动和噪声外，还具有通用性，广泛应用于伺服电机的设计中。

电机开发设计技术的未来

通过在设计中利用电磁场/结构/振动/声学耦合分析，我们能够准确预测定子振动模式、振动和噪声。由于电机振动和噪音不仅由定子产生，而且由转子产生，我们将开发耦合分析技术来预测转子的振动和噪音。此外，我们将继续努力解决定子分析技术方面的问题，进一步提高我们的设计技术。