最近，家電企業正在努力提高空調系統、冰箱等產品的能源使用效率。

為提高能源效率，高性能無刷直流調速電機在旋轉壓縮機中得到了廣泛的應用。但在高速運行條件下，無刷直流電機比恒速電機壓縮機產生更大的振動。

本文采用結構和電磁耦合的方法對壓縮機的噪聲和振動進行了仿真。

分析模型

• 采用雙轉子壓縮機進行仿真。電機為6極、9槽，壓縮機冷卻能力為20000BTU/hr。
• 壓縮機噪聲源有電磁噪聲、結構噪聲和空氣噪聲，但沒有考慮空氣噪聲。

分析案例

• 為提高仿真精度，進行了電磁與結構單向耦合仿真。
• 利用電機定子上的磁力作為激振力，進行振動分析。
• 在acoustic聲學分析模塊中，計算聲音從振動表面傳播。

邊界條件

• 載波頻率: 8 [kHz]
• 角速度: 58 [RPS]
• 無退磁
• 無溫度相關屬性材料

模擬案例

1. Centrifugal Motion離心運動

1. Eccentric Motion偏心運動

1. Precession Motion旋進運動

電磁結果推論

• 旋進運動結果較好地反映了壓縮機的振動特性。定子力均勻分布在每個齒上，結果顯示了壓縮機的運行速度和電機極點數。因此，將旋進運動結果應用于結構仿真。

離心運動：

偏心運動：

旋轉進動：

模態分析

• 模態試驗結果與仿真結果存在差異。
• 將模態試驗結果與仿真結果相關聯，對簡化件的彈性模量和密度進行了微調。
  • 接觸條件,焊點初始應變
  • 材料屬性
    • 橡膠、線圈、定子、室外管

諧波分析

• 根據電機仿真結果，將定子力分為Fx和Fy，并以切向力和徑向力的形式傳遞給定子齒。
• 通過轉子動力學分析計算出軸承反力，并將其用于激勵。

諧波分析結果

• OVERALL dB(A) : 406(Hz)~2030(Hz)
• Experiment : 53.9
• Simulation : 55.4
• Relative Error : 2.7(%)

Acoustic聲學分析

• 創建一個半球形聲場
• 噪音信號的測量使用4個麥克風設置，每90度設置在距離壓縮機表面900mm處。
• 假設壓縮機表面的振動對周圍空氣產生激勵作用。

聲學分析結果

• 從仿真結果來看，仿真總體值為49.5dB(A)，測量值為56.1dB(A)
• 此外，還將其他運行速度應用到仿真中，驗證了壓縮機仿真的準確性。
• 工作頻率分別為72 rps、86 rps和94 rps，與測量結果進行比較。仿真結果如表所示，最大誤差為11.9%。

徑向軸承仿真背景

• 軸通過徑向軸承支撐
• 壓力載荷施加在凸輪上，然后將軸中心移到一個新的位置。
• 必須在潤滑油中產生足夠的壓力，以防止軸和殼體表面之間的接觸磨損。

徑向軸承仿真目標

• 求軸中心在每個壓力載荷下的運動位置(軌道)。

• 靜態求解器中使用FLUID218單元格
• 軸承為帶溝槽的開端口式
• 壓力負荷(Fx, Fy)采用人工計算。
• 利用DX算法直接優化軸心運動位置。
• 輸入參數:軸中心UX, UY
• 輸出參數:單元格FxR, FyR
• Object: Fx=FxR and Fy=FyR

優化進程