[发明专利]一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法

说明书

本发明公开了一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法，通过在有限元软件ANSYS中建立用于模态分析的带有转矩绕组和悬浮绕组的BSRM定子三维模型，在定子铁心与定子绕组之间以及转矩绕组与悬浮绕组之间通过添加弹簧来模拟定子铁心与定子绕组之间以及转矩绕组与悬浮绕组之间的柔性连接，从而合理计及了转矩绕组、悬浮绕组对BSRM定子质量和刚度的影响，有效提高了BSRM定子计算模态分析的精度。

技术领域

本发明涉及一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法，属于研究结构动力特性分析方法领域，尤其属于BSRM定子振动特性分析领域。

背景技术

开关磁阻电动机(SRM)较传统电机有较大的振动与噪声，阻碍了它在一些场合的推广应用。SRM的通电相定子极受脉动的径向磁拉力作用，使壳体结构的定子产生压缩形变而振动，构成了其噪声的主要根源。无轴承开关磁阻电动机(BSRM)作为一种特殊的SRM，同样面临电磁噪声和振动的问题。电机定子振动特性的研究对于降低电机噪声有着非常重要的作用。

在对电机定子振动特性的研究中，模态分析是重要内容之一。在BSRM本体及其控制系统设计过程中，如果能准确地把握BSRM定子的模态参数，包括定子固有频率及其模态振型，将为BSRM及其控制系统优化设计，以降低振动、噪声，提高力能指标奠定基础。

现有的模态分析方法包括计算模态分析和试验模态分析两种。对样机进行模态试验虽然可获得较准确的固有频率和振型，但在样机设计开发阶段，此方法增加了研发时间与成本。随着有限元数值计算技术的发展，模态计算不但成本低，实现方便，而且还可考察一些极限情况，为样机的优化设计指明出正确方向。

目前，结构模态计算技术已较为成熟，尤其是结构有限元计算技术在结构模态计算方面的精度已经很高。然而，作为一种正在发展中的新型无轴承电机，BSRM定子有限元模态分析的精度亟待提高，其原因在于：与普通SRM定子极仅绕有转矩绕组相比，BSRM定子极上绕有转矩绕组和悬浮绕组，转矩绕组和悬浮绕组并非刚性固定在定子极上，而且转矩绕组和悬浮绕组之间亦并非刚性固定，这使得BSRM定子计算模态分析十分复杂。在现有的BSRM定子计算模态分析中，为了简化，常忽略转矩绕组和悬浮绕组的影响，建立不包括转矩绕组和悬浮绕组的定子模态分析模型，这不能准确地反映其实际模态振型和固有频率，导致计算误差较大。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法，包括以下步骤，

步骤一，在有限元软件ANSYS中建立用于模态分析的带有转矩绕组和悬浮绕组的BSRM定子三维模型；

步骤二，设置BSRM定子铁心、转矩绕组和悬浮绕组的材料属性；

步骤三，在定子铁心与定子绕组之间以及转矩绕组与悬浮绕组之间通过添加弹簧来模拟定子铁心与定子绕组之间以及转矩绕组与悬浮绕组之间的柔性连接；

步骤四，对BSRM定子三维模型划分网格；

步骤五，在相邻齿极绕组之间添加位移约束；

步骤六，应用求解器对BSRM定子三维模型进行模态分析。

材料属性包括弹性模量，剪切模量和泊松比。

本发明所达到的有益效果：本发明通过在有限元软件ANSYS中建立带有转矩绕组和悬浮绕组的BSRM定子三维模型，在定子铁心与定子绕组之间以及转矩绕组与悬浮绕组之间通过添加弹簧来模拟定子铁心与定子绕组之间以及转矩绕组与悬浮绕组之间的柔性连接，从而合理计及了转矩绕组、悬浮绕组对BSRM定子质量和刚度的影响，有效提高了BSRM定子计算模态分析的精度。

具体实施方式