本发明专利技术公开了一种电机定子有限元模型优化方法及系统，该方法包括如下步骤：建立定子初始有限元模型，并进行仿真模态分析；对定子实际结构进行实际模态测试；确定需要对标的若干对标模态振型，以及各个对标模态振型的频率偏差要求；根据步骤一的仿真模态分析结果和实际模态测试结果，判断是否满足频率偏差要求，若满足则结束本方法，否则进入下一步；将定子初始有限元模型添加的一个或多个材料属性的取值设为寻优变量，采用寻优方法确定各寻优变量的优选值；将定子初始有限元模型添加的相应材料属性替换为优选值，作为优化结果，使定子有限元模型的模态仿真分析结果更加准确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仿真，具体涉及一种电机定子有限元模型优化方法及系统。
技术介绍
1、电机定子通常由硅钢片通过叠压焊接的方式加工而成，将硅钢片叠到一定高度后,用压紧装置压型,再在外圆上沿轴向焊接几条焊缝,即可把硅钢片牢固地连接在一起。现有的有限元分析软件在进行仿真分析时，无法模拟定子叠片这种叠压焊接的接触形式，大都直接将电机定子看做一个整体，然后将硅钢片的材料属性参数赋予这个整体，就完成建立定子有限元模型，继续进行后续的仿真分析。由于未考虑定子叠片的特征，使得定子的模态仿真不准确，从而使得电驱动的模态仿真不准确，影响电驱动和整车的振动噪声仿真。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种电机定子有限元模型优化方法及系统，定子有限元模型的模态仿真分析结果更加准确，使电机、电驱动和整车等模态仿真更加准确。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种电机定子有限元模型寻优方法，包括如下步骤：
3、步骤一：建立定子初始有限元模型，并进行仿真模态分析，其中，定子初始有限元模型添加的材料属性为硅钢金属的材料属性；优选的，将定子看做一个整体；
4、步骤二：对定子实际结构进行实际模态测试；
5、步骤三：确定需要对标的若干对标模态振型，以及各个对标模态振型的频率偏差要求；
6、步骤四：根据步骤一的仿真模态分析结果和实际模态测试结果，判断是否满足频率偏差要求，若满足则结束本方法，并将定子初始有限元模型作为优化结果，否则进入步骤五；</p>7、步骤五：将定子初始有限元模型添加的一个或多个材料属性的取值设为寻优变量，将定子初始有限元模型的仿真模态分析结果与实际模态测试结果满足频率偏差要求作为寻优目标，采用寻优方法确定各寻优变量的优选值；
8、步骤六：将定子初始有限元模型添加的相应材料属性替换为优选值，作为优化结果。
9、在上述电机定子有限元模型寻优方法中，通过对整体式的定子有限元模型的材料参数进行优寻优，使定子有限元模型的模态仿真分析结果与实际定子结构的模态测试结果接近，进而使后续电机、电驱动和整车模态仿真更加准确。
10、进一步的，所述步骤一包括：
11、步骤a1：建立定子的几何模型；
12、步骤a2：对定子的几何模型进行划分网格，并添加硅钢金属的材料属性；
13、步骤a3：在有限元分析软件中完成仿真模态分析。
14、进一步的，在所述步骤二中采用移动力锤法进行实际模态测试。
15、进一步的，在所述步骤三中，对标模态振型包括：mode(0，0)、mode(0，2)、mode(0，3)和mode(0，4)。
16、进一步的，在步骤三中，各个对标模态振型的频率偏差要求为：
17、①仿真模态分析相对于实际模态测试，每个对标模态振型的频率偏差均不超过p1％；优选的，p1可取4～6，最佳取值为5；
18、②仿真模态分析相对于实际模态测试，所有对标模态振型的频率偏差的均值不超过p2％。优选的，p2可取2～4，最佳取值为3。
19、进一步的，定子初始有限元模型添加的材料属性包括：杨氏模量、泊松比、密度和剪切模量。
20、进一步的，在步骤五中，寻优方法包括：
21、步骤b1：确定各寻优变量的变化范围，以及寻优的收敛条件，设i为循环变量，令i＝1；
22、步骤b2，进行第i次寻优，包括如下步骤b21～b25：
23、b21：将各个寻优变量的变化范围进行q等分，并将每个变化范围的等分区间端点值作为对应寻优变量的验证值；
24、b22：在各寻优变量的验证值中分别取一个值形成多个不同组合；
25、b23：将各个组合依次替换给定子初始有限元模型中的对应材料参数，并进行仿真模态分析；
26、b24：取所有组合仿真模态分析中，对标模态振型的频率偏差的均值最小的组合作为最优组合；
27、b25：根据最优组合重新确定各个寻优变量的变化范围；
28、步骤b3，判断：
29、若i＝1，则令i＝i+1，返回步骤b2；
30、若i≠1，则判断第i-1次寻优和第i次寻优的最优组合是否均满足目标条件，且相互之间是否满足收敛条件，若满足则进入步骤4；否则令i＝i+1，返回步骤b2；
31、步骤b4：将第i次寻优的最优组合中的各值，作为对应各寻优变量的优选值。
32、进一步的，步骤五包括：结合定子材料属性之间的关系，将定子初始有限元模型添加的一个或多个材料属性的取值设为寻优变量。
33、进一步的，在步骤b1中，各寻优变量的变化范围为[(1-p4)*n，(1+p4)*n]，其中，n为硅钢金属对应的材料属性。
34、进一步的，在步骤b1中，寻优的收敛条件为：
35、相邻两次寻优的最优组合相比较，对标模态振型的频率偏差的均值相差不超过p3％。p3可取0.05～0.15，最佳取值为0.1。
36、进一步的，所述b25包括：
37、将最优组合中各验证值的相邻两个等分区间拼合，对应作为各寻优变量新的变化范围。
38、本专利技术一种基于上述电机定子有限元模型寻优方法的系统，包括：
39、初始模态分析模块，用于建立定子初始有限元模型，并进行仿真模态分析，其中，定子初始有限元模型添加的材料属性为硅钢金属的材料属性；
40、实际模态测试模块，用于对定子实际结构进行实际模态测试；
41、确定模块，用于确定需要对标的若干对标模态振型，以及各个对标模态振型的频率偏差要求；
42、判断模块，用于根据初始模态分析模块的仿真模态分析结果和实际模态测试结果，判断是否满足频率偏差要求，若满足则结束本方法，并将定子初始有限元模型作为优化结果；
43、优化模块，用于在判断模块判断为否时，将定子初始有限元模型添加的一个或多个材料属性的取值设为寻优变量，将定子初始有限元模型的仿真模态分析结果与实际模态测试结果满足频率偏差要求作为寻优目标，采用寻优方法确定各寻优变量的优选值；
44、替换模块，用于将定子初始有限元模型添加的相应材料属性替换为优选值，作为优化结果。
45、综上所述，采用上述电机定子有限元模型优化方法及系统，具有以下有益效果：
46、1、电机定子模态能有效的精准对标实际测试，为汽车减震降噪提供了有力的仿真支撑；
47、2、本专利技术的寻优方法，能更加快速和精准的对标定子的模态，提高了模型的精准度，并且能大大降低时间成本和物力成本，并且为后续电驱动总成的振动噪声仿真甚至整车仿真莫定基础。
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【技术保护点】
1.一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，所述步骤一包括：
3.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在所述步骤三中，对标模态振型包括：mode(0，0)、mode(0，2)、mode(0，3)和mode(0，4)。
4.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在步骤三中，各个对标模态振型的频率偏差要求为：
5.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在步骤五中，寻优方法包括：
6.根据权利要求5所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，步骤五包括：结合定子材料属性之间的关系，将定子初始有限元模型添加的一个或多个材料属性的取值设为寻优变量。
7.根据权利要求5所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在步骤b1中，各寻优变量的变化范围为[(1-p4)*N，(1+p4)*N]，其中，N为硅钢金属对应的材料属性。
8.根据权利要求5所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在步骤b1中，寻优的收敛条件为：
9.根据权利要求5所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，所述b25包括：
10.一种基于权利要求1-9任一项所述电机定子有限元模型寻优方法的系统，其特征在于，包括：
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【技术特征摘要】
1.一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，所述步骤一包括：
3.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在所述步骤三中，对标模态振型包括：mode(0，0)、mode(0，2)、mode(0，3)和mode(0，4)。
4.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在步骤三中，各个对标模态振型的频率偏差要求为：
5.根据权利要求1所述的一种电机定子有限元模型寻优方法，其特征在于，在步骤五中，寻优方法包括：
6.根据权利要求5所述的一种电机定子有...
【专利技术属性】
技术研发人员：施耀贵，
申请(专利权)人：智新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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