[发明专利]一种开关磁阻电机等效材料参数获取及验证方法

说明书

本发明涉及一种开关磁阻电机等效材料参数获取方法，包括以下步骤：1)利用有限元分析方法，分别获取横观各向同性材料参数对定子铁芯和绕组的模态频率的影响规律；2)通过定子铁芯的模态试验，获取定子铁芯的等效横观各向同性材料参数；3)通过定子总成的模态试验，获取绕组的等效横观各向同性材料参数。与现有技术相比，本发明提供了一种快速获取开关磁阻电机定子等效材料参数的方法，运用本发明提供的定子等效材料参数获取方法可以准确地建立开关磁阻电机有限元等效模型，并通过实际开关磁阻电机的模态试验验证了本发明的准确性与有效性，为开关磁阻电机结构优化设计奠定基础。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机有限元建模领域，尤其是涉及一种开关磁阻电机等效材料参数获取及验证方法。

背景技术

开关磁阻电机由于结构简单、成本低且调速范围宽等优点，近年来在电车、油田、矿山、纺织等行业得到越来越多地应用。但开关磁阻电机相对其他电机有较大的噪声，阻碍了其在高声品质要求领域的应用。且开关磁阻电机的噪声主要是通电相定子极受脉动的径向电磁力作用使定子振动而通过机壳向外辐射产生的。因此，研究定子和整机的振动特性对于降低电机噪声十分必要，而准确的定子和整机有限元建模是研究它们振动特性的关键，尤其是在进行振动和声辐射预测时，需要能够精确地反映结构本身的固有特性。

在开关磁阻电机各零部件的有限元建模中，机壳、端盖等实体结构仅考虑各向同性就可以准确算得其模态参数；而对于由硅钢片堆叠而成的定子铁芯和由铜导线绕制的绕组，由于它们是非实体结构，当作各向同性材料分析则很难获取准确的模态参数。目前，开关磁阻电机研究人员均未考虑定子铁芯和绕组实际的横观各向同性材料参数，其横观各向同性材料参数的获取一直是难点，缺乏获取定子横观各向同性材料参数的通用方法，所以很难准确地建立定子和整机的有限元模型。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种开关磁阻电机等效材料参数获取及验证方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种开关磁阻电机等效材料参数获取方法，包括以下步骤：

1)利用有限元分析方法，分别获取横观各向同性材料参数对定子铁芯和绕组的模态频率的影响规律；

2)通过定子铁芯的模态试验，获取定子铁芯的等效横观各向同性材料参数；

3)通过定子总成的模态试验，获取绕组的等效横观各向同性材料参数。

所述的步骤1)包括以下步骤：

11)利用有限元分析方法，分别构建定子和绕组的模态频率随横观各向同性材料参数变化的特性曲线；

12)获取横观各向同性材料参数对定子铁芯模态频率的影响规律；

13)获取横观各向同性材料参数对绕组模态频率的影响规律。

所述的步骤2)和3)中，采用多目标优化方法获取参数。

所述的横观各向同性材料参数包括密度、泊松比、弹性模量和剪切模量。

一种开关磁阻电机等效材料参数验证方法，包括以下步骤：

1)利用有限元分析方法，分别获取横观各向同性材料参数对定子铁芯和绕组的模态频率的影响规律；

2)通过定子铁芯的模态试验，获取定子铁芯的等效横观各向同性材料参数；

3)通过定子总成的模态试验，获取绕组的等效横观各向同性材料参数；

4)建立整机的有限元等效模型；

5)利用整机模态试验验证整机的有限元等效模型。

所述的步骤4)包括以下步骤：