[發(fā)明專利]基于Matlab和Maxwell的直線電機聯(lián)合優(yōu)化設計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011150404.0
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112434450B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設計）人: 韓正清;許金;吳延好;李明珂;芮萬智;熊又星;孫文;李廣波;常永昊;王路;王玉杰;劉柳;黃垂兵;張逸超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發(fā)明公開了一種基于Matlab和Maxwell的直線電機聯(lián)合優(yōu)化設計方法，接口設計?設計結構變量參數(shù)范圍?利用Matlab在子模塊A中實現(xiàn)Maxwell參數(shù)化建模?建立每個結構變量參數(shù)對應的渦流場有限元模型?利用Maxwell軟件進行電機電磁場分析提取空載和堵駐條件下的仿真結果?主模塊載入子模塊A中的仿真結果然后創(chuàng)建子模塊B，并計算電機電磁性能?主模塊載入電機電磁性能，初步篩選并開展下一個樣本的計算。利用Matlab調(diào)用Maxwell軟件參數(shù)化建模，避免了繁瑣的建模操作，節(jié)省了建模時間成本；仿真數(shù)據(jù)的自動調(diào)用及自動分析，提高了不同樣本仿真數(shù)據(jù)分析方法的一致性，并大大縮短了數(shù)據(jù)分析的時間成本。

技術領域

本發(fā)明涉及電機設計技術領域，具體涉及一種基于Matlab和Maxwell的直線電機聯(lián)合優(yōu)化設計方法。

背景技術

傳統(tǒng)的電機電磁設計是通過經(jīng)驗公式開展，但計算精度不高。低頻電磁場有限元軟件Maxwell憑借功能模塊全、計算精度高等優(yōu)點成為了電機設計人員更好的一種方法，但不可避免的，有限元建模時間成本大，尤其是針對大量樣本模型中優(yōu)選方案。

如圖1所示，傳統(tǒng)的有限元法計算直線電機電磁性能為：人工根據(jù)結構設計參數(shù)在Maxwell中建立有限元模型，定義材料屬性，加載激勵、剖分、求解后手動將仿真數(shù)據(jù)導出，利用Matlab對數(shù)據(jù)展開電磁性能分析，并判斷是否滿足要求。當計算大量樣本的電磁性能尋優(yōu)時，就需要建立相應數(shù)量的電磁場模型，并需要手動對所有仿真結果展開分析。不僅操作繁瑣，設計時間成本大，而且所有樣本的建模和性能分析的一致性低。

目前的設計方法存在不足之處是：(1)不同的兩個樣本之間建模和數(shù)據(jù)分析的方法一致性低，且所有操作為人為手動，更加容易出錯；(2)有限元軟件建模復雜，會消耗設計人員大量的時間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述技術的不足，提供一種克服現(xiàn)有手動建模優(yōu)化方法不足的基于Matlab和Maxwell的直線電機聯(lián)合優(yōu)化設計方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的基于Matlab和Maxwell的直線電機聯(lián)合優(yōu)化設計方法，包括以下步驟：

1)利用Matlab創(chuàng)建與有限元軟件Maxwell的接口設計；

2)設計與電機電磁性能相關的結構變量參數(shù)范圍；

根據(jù)電機尺寸約束，確定電機結構變量參數(shù)，并在主模塊中基于Matlab將結構變量參數(shù)化；

3)利用Matlab在子模塊A中實現(xiàn)Maxwell參數(shù)化建模；

4)建立每個結構變量參數(shù)對應的渦流場有限元模型；

5)利用Maxwell軟件進行電機電磁場分析，提取空載和堵駐條件下的仿真結果；

6)主模塊載入將步驟5)子模塊A中的仿真結果然后創(chuàng)建子模塊B，并在子模塊B中計算發(fā)射過程中電機電磁性能；

7)主模塊載入步驟6)中子模塊B的電機電磁性能，根據(jù)能源系統(tǒng)的約束條件，初步篩選，并開展下一個樣本的計算。

進一步地，所述步驟1)中，基于Matlab面向對象創(chuàng)建與有限元軟件Maxwell接口形成主模塊。

進一步地，所述步驟3)中，創(chuàng)建一個Maxwell有限元模型，即子模塊A，并將其保存在主模塊的目錄下，在主模塊中調(diào)用子模塊A。

進一步地，所述步驟4)中，在主模塊中，基于Matlab編寫Maxwell參數(shù)化設計語言，實現(xiàn)幾何模型建立、激勵源、邊界條件加載、剖分及仿真工況設置，建立每個結構變量參數(shù)對應的渦流場有限元模型。