【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种电机定子铁心模态振型和频率识别方法，涉及电机领域，具体涉及一种带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法。
技术介绍
1、噪声、振动和声振粗糙度特性，也即nvh(noise、vibration、harshness)性能指标，越来越受到广泛的关注。电机的高转矩、宽调速的性能要求和小尺寸、轻量化的结构设计往往导致电机的电磁力幅值大、结构刚度较差，容易产生较大的电磁噪声。电磁噪声是电机噪声的重要组成成分，其主要是由作用在定子齿部的径向电磁力造成的。当电磁力波的频率接近于定子的固有频率，且力波阶次和周向振动模态相同时，电机可能会产生共振从而引起剧烈的振动和噪声，因此准确识别定子固有频率十分重要。
2、定子铁心模态特性很大程度上取决于本身的结构、各部件间接触条件以及材料物理属性。定子铁心叠片结构常采用焊接的方式进行固结，这种方式会改变定子结构与铁心叠片间的接触，因而会影响定子的固有频率与模态振型。因此，在设计阶段可以通过优化定子的结构和焊接槽尺寸，改善定子的振动特性，达到电机减振降噪的目的。
3、对于定子铁心固有频率的识别，常用方法是利用有限元法，但是其物理分析过程并不明确，而且在需要调整结构来调整定子固有频率时需要建立多个模型并需要占用大量计算时间。能量法作为一种解析识别固有频率的方法可以考虑各结构件之间的连接，但是建模和求解十分复杂，通用性较差。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术所提供一种带焊接槽的电机定子铁心的模
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、本专利技术的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，包括：
4、1) 建立带焊接槽的电机定子铁心的欧拉伯努利等效梁单元模型。
5、2) 以欧拉伯努利等效梁单元模型中结构的节点位移作为基本未知量，根据欧拉伯努利等效梁单元模型，使用矩阵位移法获得电机定子铁心在局部直角坐标系下的总刚度矩阵和总质量矩阵。
6、3) 考虑不同节点位移和力之间的关系，根据电机定子铁心在局部直角坐标系下的总刚度矩阵和总质量矩阵，使用坐标变换获得电机定子铁心在整体极坐标系下的结构刚度矩阵和结构质量矩阵。
7、4) 建立电机定子铁心的离散自由振动模型，将电机定子铁心在整体极坐标系下的结构刚度矩阵和结构质量矩阵输入离散自由振动模型中，离散自由振动模型输出电机定子铁心的不同阶模态振型和对应的固有频率，完成带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率的识别。
8、所述的步骤1)中，带焊接槽的电机定子铁心的欧拉伯努利等效梁单元模型由齿梁单元、轭梁单元和带焊接槽轭梁单元三种梁单元构成，齿梁单元、轭梁单元和带焊接槽轭梁单元均为欧拉伯努利等效梁单元模型中的欧拉伯努利梁单元；忽略电机定子铁心的齿尖的齿翼等细节，齿梁单元由电机定子铁心中的定子齿建模为矩形条状后构成，齿梁单元的两个节点分别位于定子齿的齿尖和齿根与轭部连接处；轭梁单元由电机定子铁心中两根相邻定子齿之间无焊接槽的弧形轭部建模为矩形条状后构成，轭梁单元的两个节点分别位于两根相邻定子齿的齿根与轭部连接处；带焊接槽轭梁单元由电机定子铁心中两根相邻定子齿之间有焊接槽的弧形轭部整体建模为矩形条状后构成，轭梁单元的两个节点分别位于两根相邻定子齿的齿根与轭部连接处。将各部分近似看作矩形条，从而等效为不同梁单元，最终建立电机定子铁心的欧拉伯努利等效梁单元模型。
9、所述的步骤2)中，电机定子铁心在局部直角坐标系下的总刚度矩阵和总质量矩阵中，总刚度矩阵由各个欧拉伯努利梁单元的单元刚度矩阵构成，总质量矩阵由各个欧拉伯努利梁单元的单元质量矩阵构成，单元刚度矩阵和单元质量矩阵如下：
10、a) 欧拉伯努利梁单元的单元刚度矩阵：
11、
12、其中， ke为欧拉伯努利梁单元的单元刚度矩阵； e为欧拉伯努利梁单元的材料的杨氏模量； a为欧拉伯努利梁单元的截面积； l为欧拉伯努利梁单元的长度； i为截面惯性矩。
13、b) 欧拉伯努利梁单元的单元质量矩阵：
14、
15、其中， me为欧拉伯努利梁单元的单元质量矩阵； ρ为欧拉伯努利梁单元的材料的密度。
16、所述的步骤3)中，根据欧拉伯努利等效梁单元模型中的各个欧拉伯努利梁单元各自的局部坐标系，通过坐标变换法，将各个欧拉伯努利梁单元各自的局部直角坐标系中的梁端力、梁端位移、单元刚度矩阵和单元质量矩阵分别转换为欧拉伯努利等效梁单元模型的整体极坐标系中的梁端力、梁端位移、单元刚度矩阵和单元质量矩阵。
17、所述的步骤4)中，电机定子铁心的离散自由振动模型如下：
18、对于电机定子系统而言，阻尼矩阵往往可以忽略或者将其近似为质量矩阵和刚度矩阵的线性组合，且在考虑定子系统自由振动时，外力为0。假定定子系统做简谐运动，可获得系统频域下的离散自由振动模型。
19、(- ω2 m+k) x( ω)=0
20、 m= tt muv t
21、 k= tt kuv t
22、 f= kδ
23、其中， ω为离散自由振动模型的特征值，即电机定子铁心的固有频率； m和 k分别为电机定子铁心的整体极坐标系下的结构质量矩阵和结构刚度矩阵； x( ω)为电机定子铁心的固有频率 ω下的欧拉伯努利等效梁单元模型中的节点的节点位移向量，根据节点位移向量识别出电机定子铁心的不同阶模态振型； t为局部直角坐标系下的矩阵变换到整体极坐标系下的矩阵的整体变换矩阵，t为转置； kuv为电机定子铁心的局部直角坐标系下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于：所述的步骤1)中，带焊接槽的电机定子铁心的欧拉伯努利等效梁单元模型由齿梁单元、轭梁单元和带焊接槽轭梁单元三种梁单元构成，齿梁单元、轭梁单元和带焊接槽轭梁单元均为欧拉伯努利等效梁单元模型中的欧拉伯努利梁单元；齿梁单元由电机定子铁心中的定子齿建模为矩形条状后构成，齿梁单元的两个节点分别位于定子齿的齿尖和齿根与轭部连接处；轭梁单元由电机定子铁心中两根相邻定子齿之间无焊接槽的弧形轭部建模为矩形条状后构成，轭梁单元的两个节点分别位于两根相邻定子齿的齿根与轭部连接处；带焊接槽轭梁单元由电机定子铁心中两根相邻定子齿之间有焊接槽的弧形轭部整体建模为矩形条状后构成，轭梁单元的两个节点分别位于两根相邻定子齿的齿根与轭部连接处。
3.根据权利要求2所述的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于：所述的步骤2)中，电机定子铁心在局部直角坐标系下的总刚度矩阵和总质量矩阵中，总刚度矩阵由各个欧拉伯努利梁单元的
4.根据权利要求2所述的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于：所述的步骤3)中，根据欧拉伯努利等效梁单元模型中的各个欧拉伯努利梁单元各自的局部坐标系，通过坐标变换法，将各个欧拉伯努利梁单元各自的局部直角坐标系中的梁端力、梁端位移、单元刚度矩阵和单元质量矩阵分别转换为欧拉伯努利等效梁单元模型的整体极坐标系中的梁端力、梁端位移、单元刚度矩阵和单元质量矩阵。
5.根据权利要求1所述的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于：所述的步骤4)中，电机定子铁心的离散自由振动模型如下：
6.一种电子设备，其特征在于，包括：相互耦接的存储器和处理器，其中，所述存储器存储有程序数据，所述处理器调用所述程序数据以执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序数据，其特征在于，所述程序数据被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于：所述的步骤1)中，带焊接槽的电机定子铁心的欧拉伯努利等效梁单元模型由齿梁单元、轭梁单元和带焊接槽轭梁单元三种梁单元构成，齿梁单元、轭梁单元和带焊接槽轭梁单元均为欧拉伯努利等效梁单元模型中的欧拉伯努利梁单元；齿梁单元由电机定子铁心中的定子齿建模为矩形条状后构成，齿梁单元的两个节点分别位于定子齿的齿尖和齿根与轭部连接处；轭梁单元由电机定子铁心中两根相邻定子齿之间无焊接槽的弧形轭部建模为矩形条状后构成，轭梁单元的两个节点分别位于两根相邻定子齿的齿根与轭部连接处；带焊接槽轭梁单元由电机定子铁心中两根相邻定子齿之间有焊接槽的弧形轭部整体建模为矩形条状后构成，轭梁单元的两个节点分别位于两根相邻定子齿的齿根与轭部连接处。
3.根据权利要求2所述的带焊接槽的电机定子铁心的模态振型和频率识别方法，其特征在于：所述的步骤2)中，电机定子铁心在局部直角坐标系下的总刚度矩阵和总质量矩阵中，总刚度矩阵由各个欧...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏长亮，雷浩玮，颜冬，陈浩，邱建琪，史婷娜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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