[发明专利]传动系统建模器

说明书

一种用于对传动系统进行建模的计算机实现的方法，传动系统包括多个部件。方法包括以下步骤：a)接收传动系统的参数描述；b)根据参数描述创建传动系统的热模型；c)使用热模型计算针对传动系统的一个或多个部件的温度分布；d)基于参数描述和温度分布，确定由热分布引起的传动系统的一个或多个部件的挠曲；以及e)基于所确定的一个或多个部件的挠曲计算传动系统的性能度量。

技术领域

本发明涉及使用计算机辅助工程(CAE)的传动系统和构成传动系统的组件的设计和建模，具体地涉及热性能对设计的影响。

传动系统包括由多个部件组成的系统，这些部件可以包括内燃机、变速箱、变速器、传动轴、等速万向节、万向节、车轴、差速器、电机、发电机、电动机、飞轮、电池、燃料箱、超级电容器、燃料电池、逆变器、转换器、离合器、齿轮、泵、轴、外壳、活塞、叶片、轴承、转子、定子等。传动系统的应用可以包括车辆、涡轮机、船舶、飞机、直升机和风力涡轮机。

背景技术

机械传动系统专注于机械工程方面，因为机械子组件占主导地位，而电气子组件是次要的。术语机电传动系统用于解释以下事实：许多行业的最新发展已经看到越来越多地使用电驱动器，电气子组件在其中变得越来越重要。示例行业包括风能、电动和混合动力客车、混合动力船用驱动器、更多的电动飞机以及带有再生制动的火车。术语“电机”通常用于指代电动机/发电机，因为它们通常是可以在任何一种模式下操作的相同部件。当提到电机时，这可能意味着以下任何一种：有刷直流电机、包括双馈感应发电机的感应电机、表面安装的永磁电机、内部安装的永磁电机、轴向磁通永磁电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机、绕线场电机、双凸极或磁通切换永磁电机以及永磁辅助同步电机。

在许多这些示例中，电气和机械系统越来越集成在一起，以实现令人满意的动力密度、成本和效率。

电机通常需要电子部件，诸如，逆变器、转换器等，它们可以统称为电力电子设备。因此，可能存在定义机电传动系统的三个主要子系统-变速箱、电机和电力电子设备。这三个子系统通过不同的物理原理操作，但是当它们在集成的机电传动系统中组装在一起时，这三个子系统之间便开始发生物理相互作用。而且，随着这些子系统的性能进一步扩展，不同的物理现象开始相互影响。术语“传动系统”涵盖一种系统，该系统包括电机、变速箱和电力电子设备中的任何一个或全部。

传动系统的主要功能是传递机械旋转动力。机电传动系统还可以将动力从电气的转换为机械的，或者反之亦然。这需要以最小的动力损失来尽可能高效地完成。在应对全球变暖的斗争中，在混合动力和电动汽车的设计旨在最小化能源/燃料消耗的情况下，这一要求变得越来越重要。

GB2506532A公开了一种方法，其中在单个参数模型中定义了传动系统的关键工程参数，包括形状、功能、操作条件和属性。这些参数在参数描述中定义，其允许快速重新定义设计，从而允许根据多种物理模拟的结果进行快速的设计-分析-重新设计的迭代。

发明内容

本文描述的一个或多个示例涉及热性能以及其如何与诸如传动系统中的部件的挠曲(deflection)、应力、疲劳、效率、噪声、振动、磨损等物理行为的其他方面相互作用的主题。这种示例的功能性可以为设计工程师提供关于热行为及其对传动系统性能的其他方面的影响的见解，使得设计可以被优化并被确认适合于以前无法实现的生产力。将新产品推向市场可以节省时间和金钱。而且，通过使用本文公开的示例可以有效地解决现有产品中的问题。最重要的是，存在进一步保护人类生命的潜力。

根据本公开的第一方面，提供了一种用于对传动系统进行建模的计算机实现的方法，该传动系统包括多个部件，该方法包括以下步骤：

a)接收传动系统的参数描述；

b)根据参数描述创建传动系统的热模型；

c)使用热模型计算针对传动系统的一个或多个部件的温度分布；

d)基于参数描述和温度分布，确定由热分布引起的传动系统的一个或多个部件的挠曲；以及