[发明专利]一种计算电机正交各向异性材料参数的方法

权利要求书

1.一种计算电机正交各向异性材料参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将电机的机壳、定子铁心和绕组等效为一个管状结构，以该管状结构一个端面的圆心为原点O建立柱坐标系，该柱坐标系的X轴方向为管状结构轴向、Z轴方向为管状结构径向，Y轴方向为管状结构周向；

步骤二：建立忽略转动惯量时管状结构的运动方程：

其中，N_x和N_y分别为管状结构材料沿轴向和周向的内部单位长度力，N_xy为管状结构材料在XY弧面的内部单位长度力，q_x、q_y和q_z分别为轴向、周向和径向的外部压力，u、v和w分别为管状结构上任一参考点的轴向、周向和径向位移，ρ为管状结构的密度，h为管状结构的管壁厚度，Q_x和Q_y分别为轴向和周向的剪切力，R为管状结构的半径，x为管状结构沿轴向的位移变量，y为管状结构沿周向的位移变量，t为时间；

步骤三：根据壳体振动理论，获得Q_x、Q_y、N_x、N_xy和N_y的表达式：

其中，M_x和M_y分别为轴向和周向的单位长度弯矩，M_xy为管状结构XY弧面内部的单位长度弯矩，E_y为周向的弹性模量，和分别为轴向和周向的应力，为管状结构XY弧面内部的应力，K为电机刚度，ν_xy和ν_yx分别为XY弧面的主、次泊松比，G_xy为XY弧面的剪切模量；

步骤四：设固有频率f下，管状结构上任一参考点的轴向、周向和径向位移u、v和w的表达式为：

其中，A、B和C均为轴向、周向和径向振幅，m为轴向模态阶次，n为径向模态阶次，l为管状结构的轴向长度；

步骤五：将步骤三获得的Q_x、Q_y、N_x、N_xy和N_y以及步骤四获得的u、v和w均代入步骤二中的运动方程中，获得结果矩阵：

其中，

E_x为轴向的弹性模量，ω为角频率且ω＝2πf；

步骤六：令m＝0，通过实验获得n和f，将结果矩阵整理为：

其中，

步骤七：使步骤六整理后的结果矩阵中[A B C]^T具有非零解，则有：

S′₁₁(S′₂₂S′₃₃-S′₂₃S′₂₃)＝0；

步骤八：由于管状结构在f/n非恒定情况下存在：

S′₁₁≠0且S′₂₂S′₃₃-S′₂₃S′₂₃＝0，

能够获得周向和径向的弹性模量E_y和E_z的表达式：

步骤九：根据定子铁心材料的不同将管状结构沿轴向划分为结构1和结构2，并分别获得结构1和结构2的泊松比v₁和v₂；

步骤十：利用步骤九获得的v₁和v₂根据下式获得ZOY平面的泊松比v_zy、XY弧面的主泊松比v_xy和XOZ平面的泊松比v_xz：

v_zy＝v₁α+v₂(1-α)，

v_yx＝0.03v_xy＝0.03v_xz＝v_zy，

其中，α为结构1体积在管状结构总体积中的占比；

步骤十一：将XY弧面的主、次泊松比ν_xy和ν_yx代入步骤八获得的E_y和E_z的表达式中，获得周向和径向的弹性模量E_y和E_z，然后将E_y和E_z代入下式获得管状结构轴向的弹性模量E_x：

步骤十二：将E_y和v_zy代入下式，获得ZOY平面的剪切模量G_zy：

步骤十三：在绕组线圈紧密接触的状态下，根据下式获得XY弧面的剪切模量G_xy和XOZ平面的剪切模量G_xz：

其中，E₁和E₂分别为结构1材料和结构2材料的弹性模量。