連成解析スピーカーの音響解析(電磁場−構造−音響連成解析)

  • 複雑な磁場、構造、流体音響の連成問題を統一された環境下で実施したい。
  • スピーカーを設計するにあたり、材料特性や構造寸法などパラメータを変更しながら音響特性を評価したい。

ボイススピーカーの特性をシミュレートしています。ボイスコイルに流れる電流は永久磁石で発生させた磁場の影響でローレンツ力を受け上下に振動し、その振動がコーンに伝わり周りの空気を振動させ音圧が伝播する現象を解析しています。

本シミュレーションはANSYS Maxwell にて過渡磁場解析を実施しコイルに作用するローレンツ力を算出します。算出されたローレンツ力を ANSYS Mechanical に転送し、構造-音響連成解析を実施しました。MaxwellとMechanicalは ANSYS Workbench 環境下で解析プロセスが管理され、シームレスな連成解析を可能にします。
また、 Mechanical の構造-音響連成はスピーカー部に構造要素、空気層に音響流体要素を用いて、構造および音響の方程式を同時に計算する強連成法を使用しています。

解析モデル

解析結果

電磁界解析


サンプル
図3 磁束密度コンター図
サンプル
図4 コイルに作用するローレンツ力

構造解析


図7 音圧コンター図
※画像をクリックしますと
アニメーションが見えます
サンプル
図8 コイル変位応答グラフ
サンプル
図9 音圧応答グラフ(コーンセンター)

解析種類

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