[發(fā)明專利]一種永磁同步電機加速工況下電磁噪聲仿真計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011382693.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112560302A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡溧;張桐;龔海清;楊啟梁;崔嶸;袁爽
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種永磁同步電機加速工況下電磁噪聲仿真計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速二維定子上的時域電磁力；

步驟2：獲取穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下的三維定子電磁網(wǎng)格上的時域電磁力；

步驟3：獲取穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下定子三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的頻域電磁力；

步驟4：獲取電機整機的模態(tài)；

步驟5：通過模態(tài)疊加法獲取轉(zhuǎn)速下的電機振動響應(yīng)；

步驟6：使用邊界元法獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速下的電磁噪聲聲壓級；

步驟7：通過穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集、電磁噪聲輻射聲壓級數(shù)據(jù)集構(gòu)建矩陣，對電磁噪聲輻射聲壓級數(shù)據(jù)集和穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集進行數(shù)據(jù)處理，得到永磁同步電機加速工況下的電磁輻射colomap圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機加速工況下電磁噪聲仿真計算方法，其特征在于：

所述的步驟1具體包括以下步驟：

步驟1所述穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)集為：

R₁,R₂,...,R_K

i∈[1,K]

其中，R_i為第i個穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，K為穩(wěn)態(tài)的數(shù)量；

建立二維電機模型，包括定子、轉(zhuǎn)子、永磁體、繞組；

設(shè)置定子、轉(zhuǎn)子材料為35W270，設(shè)置繞組材料為copper,設(shè)置永磁體材料為N38UH80C，設(shè)置永磁同步電機轉(zhuǎn)速為R_i以及三相電流源給繞組通電；

使用TAU方法對網(wǎng)格進行劃分，劃分后的網(wǎng)格為(x_i,y_i)；

設(shè)置分析步長，根據(jù)公式獲取穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速二維定子上的時域電磁力；

其中，p為電磁力,單位為N；s為定子齒部的面積,單位為m^²；b(θ,t)為氣隙磁通密度，μ₀為真空磁導(dǎo)率，μ₀＝4π*10^-7H/m，t為時間之間相對角度,θ為定轉(zhuǎn)子之間相對角度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機加速工況下電磁噪聲仿真計算方法，其特征在于：

步驟2所述穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速為：

R₁,R₂,...,R_K

i∈[1,K]

其中，R_i為第i個穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速，K為穩(wěn)態(tài)的數(shù)量；

賦予電機軸向長度和網(wǎng)格大小,通過soild map方法將二維網(wǎng)格拉伸為三維網(wǎng)格進行拉升，形成三維網(wǎng)格即(x_j,y_j,z_j)，j∈[1,M]，M為網(wǎng)格的數(shù)量(網(wǎng)格數(shù)量應(yīng)該是指將網(wǎng)格按網(wǎng)格大小劃分之后的單元數(shù)量，這個定子結(jié)構(gòu)由幾萬個)；

按照電機軸向長度和網(wǎng)格大小，三維網(wǎng)格中第j個網(wǎng)格即(x_j,y_j,z_j)分為多層，將第i個穩(wěn)態(tài)下對應(yīng)的轉(zhuǎn)速即R_i對應(yīng)的電磁網(wǎng)格(x_j,y_j)上的時域電磁力賦予到網(wǎng)格(x_j,y_j,z_j)每一層上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機加速工況下電磁噪聲仿真計算方法，其特征在于：

所述的步驟3具體包括以下步驟:

建立電機整機的三維模型，包括三維定子、轉(zhuǎn)子、永磁體、繞組，電機殼體，軸承；

賦予電機整機各部分的材料屬性；

劃分網(wǎng)格設(shè)置定子和電機殼體為接觸關(guān)系，繞組和定子為綁定關(guān)系，永磁體和轉(zhuǎn)子為綁定關(guān)系，轉(zhuǎn)子和電機殼體為綁定關(guān)系；

通過最大距離算法，根據(jù)一個源電磁網(wǎng)格節(jié)點，找尋四個結(jié)構(gòu)網(wǎng)格節(jié)點的方法，將時域電磁力映射到三維定子結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；

將映射到三維定子結(jié)構(gòu)網(wǎng)格后的時域電磁力，通過傅里葉變換轉(zhuǎn)為定子三維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的頻域電磁力。