[发明专利]一种针对伺服电机设计的多学科联合仿真方法

摘要

一种针对伺服电机设计的多学科联合仿真方法如下：(1)根据指标要求、使用工况和安装条件，给出伺服电机电磁学仿真、静力学仿真和热仿真分析所需参数；(2)利用几何构型软件，完成基于参数化模型的伺服电机壳体、定子、转子和转子轴的尺寸更新；(3)通过对电磁学仿真软件、热仿真软件和静力学仿真软件脚本的录制功能，以脚本中关键字和所属行列号的识别依据，实现仿真参数的自动替换，进而完成电磁学、热和静力学仿真自动化，从而获得电机在额定转速下的力矩、反电动势，壳体和转子轴的应力应变云图，伺服电机的温度分布云图。本发明整合了伺服电机设计的多学科仿真流程，提取了仿真分析所需参数，实现了伺服电机全数字化性能预估的自动化，有效减少了伺服电机设计过程中的重复性工作，工程实用性强。

主权项

一种针对伺服电机设计的多学科联合仿真方法，其特征在于步骤如下：(1)根据伺服电机的力矩与速度包络曲线和安装空间尺寸，确定伺服电机定子和转子的电磁学仿真分析参数；(2)根据伺服电机存运和工作过程中的受力情况和步骤(1)确定的伺服电机定子和转子的电磁学仿真分析参数，确定伺服电机静力学仿真分析参数；(3)根据伺服电机定子、转子、壳体、转子轴部件材料的属性表，确定伺服电机的热特性仿真参数；(4)根据步骤(1)伺服电机定子和转子的电磁学仿真分析参数，进行伺服电机电磁学有限元仿真，获得伺服电机在额定转速下的力矩、反电动势；(5)判断步骤(4)获得的力矩、反电动势是否均满足步骤(1)力矩与速度包络曲线的要求，如果满足则进行步骤(6)，否则返回步骤(1)重新设定电机的定子、转子的电磁学仿真参数；(6)根据步骤(1)的伺服电机定子和转子的电磁学仿真分析参数和步骤(2)的伺服电机壳体和转子轴的静力学仿真分析参数，建立伺服电机的几何构型；(7)根据步骤(2)确定的伺服电机壳体和转子轴的静力学仿真分析参数和步骤(6)建立伺服电机的几何构型，对伺服电机壳体和转子轴进行静力学有限元仿真，获得伺服电机的静力学承力特性，包括壳体和转子轴在受最大承载力的拉压情况下的应力应变云图；(8)判断步骤(7)获得的壳体或转子轴应力应变云图是否超出了要求的极限受力情况，如果超出，则返回步骤(2)重新设定壳体或转子轴的静力学仿真参数，如果未超出，则进行步骤(11)；(9)在步骤(7)进行的同时，根据步骤(3)确定伺服电机的热特性仿真参数和步骤(6)建立的几何构型，进行伺服电机热特性仿真有限元分析，获得伺服电机的热防护特性，包括伺服电机的热分布云图；(10)判断步骤(9)获得的伺服电机热分布云图中伺服电机的定子、转子、壳体和转子轴的最高温度是否超过了极限温度，如果其中一个以上超出，则返回步骤(3)对超过了极限温度的部件的材料进行更换，若材料无法更换，则返回步骤(1)，重新确定伺服电机定子和转子的电磁学仿真分析参数；如果均不超出极限温度，则进行步骤(11)；(11)将满足伺服电机电磁出力特性、热防护特性、静力学承力特性的伺服电机的定子和转子的电磁学仿真分析参数、壳体和转子轴的静力学仿真分析参数、确定伺服电机的热特性仿真参数记录形成伺服电机的设计方案并存入数据库。