[发明专利]一种梯度绝缘部件的制备方法

权利要求书

1.一种梯度绝缘部件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

以降低梯度绝缘部件的预设区域的电场强度为优化目标，采用拓扑优化方法计算所述梯度绝缘部件结构内部的电导率和介电常数共同的空间优化目标；

根据所述空间优化目标，分别计算所述空间优化目标相对电导率的电导率最优分布和所述空间优化目标相对介电常数的介电常数最优分布；

取所述电导率最优分布中的高电导率区域和所述介电常数最优分布中高介电常数区域的交集，得到高介电区域，并计算所述高介电区域的均匀介电常数值和均匀电导率值；

根据所述均匀介电常数值和所述均匀电导率值确定所述高介电区域中的制备材料中填料的添加量，完成高介电部分的制备；

将所述高介电部分固定于金属模具中，采用真空浇注手段完成绝缘部件剩余的低绝缘区域的制备。

2.如权利要求1所述的梯度绝缘部件的制备方法，其特征在于，所述预设区域具体包括：预设的局部区域或所述梯度绝缘部件的气固界面处；

所述以降低梯度绝缘部件的预设区域的电场强度为优化目标，采用拓扑优化方法计算所述梯度绝缘部件结构内部的电导率和介电常数共同的空间优化目标，具体包括

以降低所述局部区域或所述气固界面处的电场强度为优化目标，采用拓扑优化方法中的水平集算法求解所述梯度绝缘部件结构内部的介电常数和电导率共同的空间优化目标f；

其中，Ω为所述梯度绝缘部件的电场积分项的计算区域，Ω₂为预设的第一优化目标区域，Ω₃为预设的第二优化目标区域，C_ref为电场积分项中优化分量的归一化参数，r为二维轴对称坐标系下的横坐标，z为二维轴对称坐标系下的纵坐标，E为所述第一优化目标区域内的电场强度，E_mean为所述第二优化目标区域内的平均电场强度，(r,z)∈Ω₁，Ω₁为介电参数设计可行区域；

所述空间优化目标f的电场强度关于介电常数ε_ri和电导率σ_ri的约束条件包括：

其中，ε_ri、ε_max和ε_min分别为将介电参数设计可行区域Ω₁进行网格划分后第i个网格内的介电常数、介电常数变化的上限以及介电常数下限，σ_ri、σ_max和σ_min分别为第i个网格内的电导率、电导率变化的上限以及电导率下限，m为边界曲线形状控制系数，ρ_i为第i个网格内的密度，A为介电梯度区域的面积大小。

3.如权利要求2所述的梯度绝缘部件的制备方法，其特征在于，所述根据所述空间优化目标，分别计算所述空间优化目标相对电导率的电导率最优分布和所述空间优化目标相对介电常数的介电常数最优分布，具体包括：

在电导率保持不变的情况下，改变介电常数的分布，根据所述空间优化目标，获得介电常数优化分布；

在获得的最优的介电常数优化分布的基础上，保持介电常数不变，改变电导率的分布，根据所述空间优化目标，获得最优的电导率优化分布；

根据获得的最优的电导率优化分布，保持电导率不变，改变介电常数的分布，根据所述空间优化目标，获得最优的介电常数优化分布，并在获得的最优的介电常数优化分布的基础上，保持介电常数不变，改变电导率的分布，根据所述空间优化目标，获得最优的电导率优化分布；循环获取电导率优化分布和介电常数优化分布的过程预设次数，以最新获得的电导率优化分布作为所述电导率最优分布，以最新获得的介电常数优化分布作为所述介电常数最优分布。