[发明专利]一种无轴承开关磁阻电机振动噪声抑制方法

说明书

一种无轴承开关磁阻电机振动噪声抑制方法，12/8极BSRMWR包括双凸极定转子和12套绕组构成的不对称半桥功率变换器，由于其本体结构和不对称供电方式导致电机存在较大的振动噪声。形貌优化法是通过建立动力学优化模型，对BSRMWR电机外壳进行迭代优化。当满足终止条件时，最后输出迭代优化后的电机外壳模型。通过有限元模态分析得到BSRMWR外壳优化前后的模态应变能，模态应变能可以精确反映出电机外壳局部实际受力的变化情况，有效分析电机壳体的刚度。本发明以提高电机壳体刚度作为优化设计目标，以电机的振动形变量作为设计变量，电机外壳的质量作为约束函数。主要优化方案是用形貌优化法在电机外壳中寻找最优的加强筋分布，对比优化前后电机的振动噪声波形图。

技术领域

本发明属于电机振动噪声技术领域，具体涉及一种无轴承开关磁阻电机振动噪声抑制方法。

背景技术

减振降噪技术一直是工程设计领域的一个重要课题。形貌优化是一种结构形状优化方法，其主要优化方案是在板壳类结构中寻找最优的加强筋分布。该优化设计有三要素，即设计变量、目标函数和约束条件。设计变量是在优化过程中发生改变从而提高性能的一组参数；目标函数就是要求最优的设计性能，是关于设计变量的函数；约束条件是对设计的限制。

目前在电机减振降噪领域无外乎从控制策略角度和结构优化角度考虑。已有大量文献从控制策略角度对电机振动噪声抑制做了相关研究。从结构优化角度，比如众多文献从电机定子/转子开槽，斜极等角度入手做了优化分析，虽然可以带来一定的减振降噪效果，但是该方法不具有通用性和可加工性，处理不好还会破坏电机的电气特性，带来适得其反的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无轴承开关磁阻电机振动噪声抑制方法，通过对电机外壳进行形貌优化来获得最终的电机加强筋优化模型。在保证电机电气特性的同时，有效的降低了其振动噪声。

本发明提供一种无轴承开关磁阻电机振动噪声抑制方法，包括如下步骤，

步骤S1.进行有限元网格划分，定义模型材料、厚度、连接，建立电机定子 -外壳结构有限元模型；

步骤S2.对电机外壳模型进行自由模态求解，计算前N阶的模态，再通过模态大小及振型获取优化前的初始频率；

步骤S3.对电机外壳进行抽中面处理，获取电机外壳的有限元模型，再通过模态大小及振型，获取优化前的初始频率；

步骤S4.通过形貌优化提高电机外壳的刚度，以一阶模态频率作为优化目标；

步骤S5.电机外壳的形变量为设计变量，电机外壳的质量为约束条件，建立结构动力学优化模型；

步骤S6.形貌优化区域为BSRMWR电机外壳，工程上起筋宽度为网格单元平均尺寸的1.5～2倍，起筋角为60°～75°；

步骤S7.对优化模型进行优化计算，经过有限次迭代，若收敛，则优化结束，否则返回步骤S4～步骤S6

步骤S8.根据生产工艺的可行性和经验对形貌优化后加强筋进行处理，优化后的加强筋利用工具将优化云图转化为曲面；

步骤S9.将优化后的模型再次进行自由模态分析，获取优化后结构模态的频率、振型；

步骤S10.将优化前与优化后的模态振型、频率大小进行对比，若优化后的模态达到定义的目标值则完成分析，若优化后未达到定义的目标值则返回步骤 S4～步骤S6继续进行形貌优化分析。

作为本发明的进一步技术方案，步骤S5中，质量轻量化作为约束条件，将电机外壳的形变量作为设计变量；则模型为：

最小化：

f(X)＝f(x₁,x₂,…,x_n)