本发明专利技术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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术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，本专利技术所采用的技术方案是： -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。 本专利技术所达到的有益效果：本专利技术通过在有限元软件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】 下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方 案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。 -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；材料属性包括弹 性模量，剪切模量和泊松比。 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。 在模态分析中，零位移约束是对位移有效的载荷，而在模型上可直接加载零位移 约束。由于通过弹簧来连接定子铁心与定子绕组以及转矩绕组与悬浮绕组这些完全不同的 部件，绕组与绕组之间存在着相对运动，在模态计算结果中会出现部分重合的现象，因此需 要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。 在自由振动下，三维有限元的计算结果存在很多不同振型的模态，但由于电机的 激振力一般是均匀地作用于磁极表面，因此真正有意义、对噪声有贡献的是轴向振动节点 数为〇的振型，即轴向无变形的振型。 上述方法通过在有限元软件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。 为了进一步说明上述方法，以6/4极BSRM为例，其定子铁心外径：93. 8mm;内径： 77. 6mm;齿极高度：14. 85mm;铁心长度：46. 9mm。采用上述步骤进行带有转矩绕组和悬浮绕 组的BSRM定子模态分析，三维模型提取的模态阶数设为70。 BSRM定子模态分析结果如表一所不。 表一模态频率与其相应振型阶数 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人 员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形 也应视为本专利技术的保护范围。【主权项】1. 一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法，其特征在于：包括以下步骤， 步骤一，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； 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。2. 根据权利要求1所述的一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法，其特征在 于：材料属性包括弹性模量，剪切模量和泊松比。【专利摘要】本专利技术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。【IPC分类】G06F17/50【公开号】CN105205285【申请号】CN201510685479【专利技术人】谭超, 王宏华, 陈凌, 路天航, 张经炜, 王燚 【申请人】河海大学【公开日】2015年12月30日【申请日】2015年10月20日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种计及绕组的BSRM定子模态有限元建模方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，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；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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谭超，王宏华，陈凌，路天航，张经炜，王燚，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。