[發明專利]基于模態分析的疊壓鐵心各向異性參數的測量方法

有效

• 申請號: 201811379707.2
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109543282B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 任曉輝;雷平振;江俊;王順增;羅東;杜小淵
• 申請（專利權）人: 中車永濟電機有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及電機疊壓鐵心參數的測量方法，具體為基于模態分析的疊壓鐵心各向異性參數的測量方法。解決現有測量方法只考慮疊壓鐵心結構外表面的模態振型所帶來的缺陷和問題。本發明以精確的試驗模態參數為基準，利用分組優化的基準比較方法，對疊壓鐵心結構進行全面精確的模態測量，對模態參數進行測量與識別，得到疊壓鐵心結構各階次模態參數，與基于真實模型的特點，將疊壓鐵心結構等效為帶有內齒形表面實體的橫向各向異性均質材料的有限元模型的模態計算結果進行等效性分析，修正優化有限元模型的靈敏參數組，獲取識別后的疊壓鐵心結構的等效結構及材料性能參數。本發明為疊壓鐵心的設計和制造提供一定的技術支持。

技術領域

本發明涉及電機疊壓鐵心參數的測量方法，具體為基于模態分析的疊壓鐵心各向異性參數的測量方法。

背景技術

由厚度在1mm以下的薄板沿軸向疊壓而成的疊壓鐵心，能夠減小“渦流損耗”，具有優良的電磁性能，是電力、電訊和機械工程中不可缺少的重要磁性材料。疊壓鐵心的層疊結構導致其整體材料參數并不等于實際的疊片材料參數，在不同方向的力學性能表現不同，使得材料在宏觀力學性能上表現出明顯的各向異性。同時，疊壓鐵心各向異性材料參數受到幾何細部結構參數、加工工藝、邊界效應、非均勻應變狀態等隨機因素的影響，使得從疊壓結構中切出的試樣參數往往同整體結構的參數相差較大，因此無法通過靜力實驗測試獲取疊壓鐵心各個方向的材料參數。

現有技術試驗測量過程中，只考慮疊壓鐵心結構外表面的模態振型，具體測試線框模型如圖1所示：實驗測試前，使被測件懸掛，模擬自由模態振動；將加速度傳感器粘結在被測件表面，用力錘敲擊被測點。測試采用多點激勵、多點拾振方法。只考慮了鐵心外表面的徑向模態特性，使得鐵心模態振型不夠全面，參數識別結果存在一定的誤差，同時也無法獲得軸向的彈性模量。

發明內容

本發明解決現有測量方法只考慮疊壓鐵心結構外表面的模態振型所帶來的缺陷和問題，提供一種基于模態分析的疊壓鐵心各向異性參數的測量方法，該方法同時考慮內外表面及軸向的模態振型。

本發明是采用如下技術方案實現的：基于模態分析的疊壓鐵心各向異性參數的測量方法，包括如下步驟：

步驟1，所述鐵心疊壓結構是由薄片結構沿鐵心軸向疊壓而成，包括外圓柱表面、內齒形表面和軸端壓緊表面，精細化建立疊壓鐵心結構的有限元模型，基于真實模型的特點，將疊壓鐵心結構等效為帶有內齒形表面實體的橫向各向異性均質材料的有限元模型；

步驟2，利用基于相對靈敏度分析的參數選擇方法，對步驟1建立的疊壓鐵心結構有限元模型的待修正參數進行相對靈敏度分析，并進行參數分組，得到靈敏參數組；

2.1對于徑向對稱的鐵心軸向層疊結構，表現為橫向各向異性，基于笛卡爾直角坐標系，將靈敏參數分為徑向的各向同性平面XOY組和軸向Z組，其中各向同性的XOY平面即是疊片所在的平面，而垂直于疊片平面的疊片疊壓方向為軸向Z方向；同時，由于整個疊壓鐵芯結構關于軸向Z方向對稱，因此各向同性平面XOY組中的沿徑向X和Y方向不做區分，即與X和Y方向相關的材料參數完全相同；將靈敏參數分為徑向的各向同性平面XOY組和軸向Z組；

(1)XOY組中，疊壓鐵心的楊氏模量E、切變模量G和泊松比υ的關系表達式為：

E_X＝E_Y

其中：E_X和E_Y分別是各向同性面沿徑向的X和Y方向楊氏模量，υ_XY是各向同性面沿徑向的X與Y方向的相關泊松比，G_XY是各向同性面沿徑向的X與Y方向的相關剪切模量；

(2)Z組中，疊壓鐵心的楊氏模量E、切變模量G和泊松比υ的關系表達式為：

G_XZ＝G_YZ