[发明专利]一种基于概率分析的电机电磁设计方法有效

专利信息
申请号: 201910418520.7 申请日: 2019-05-20
公开(公告)号: CN110210086B 公开(公告)日: 2023-02-03
发明(设计)人: 向懿;黄坚;李光耀;姚丙雷;韦福东;王建辉 申请(专利权)人: 上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司;上海电器科学研究所(集团)有限公司
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F111/08
代理公司: 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人: 翁若莹;柏子雵
地址: 200063 上海市*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 概率 分析 电机 电磁 设计 方法
【说明书】:

本发明提供一种基于概率分析的电机电磁设计方法。本发明提出在电机电磁设计计算时考虑材料性能、加工工艺、外载荷等随机变量波动的电机电磁设计计算方法,一种基于概率分析的电机电磁设计计算方法。用此方法可以正确、科学、客观地设计出满足技术条件和概率要求的电磁方案,用该电磁方案所对应的标准差要求可以为工艺设计提供依据,为生产流程提供指导意见,大大的减小潜在的设计失效率。

技术领域

本发明涉及电机技术领域,尤其涉及一种高效三相异步电动机的电磁设计方法。

背景技术

三相异步电动机电磁设计是电机制造的第一步也是最关键的一步,关系到电机运行性能指标是否合格。三相异步电动机电磁设计计算经历了从手工进行电磁计算(根据设计者的经验调整设计方案),到编写计算机程序并采用各种方法对电磁设计过程实现自动计算和方案优化。

计算机程序主要以上海电器科学研究所1971年出版的《中小型三相异步电动机电磁计算程序》为基础,根据等值电路编制计算机程序。2003年,根据“以冷代热”开发Y3系列电机的需要,推出了磁路修正的程序。后来电磁计算程序增加了转子自定义槽型的设计计算,具体计算方法见专利CN201110440346.X 《基于槽型元素组合的感应电机槽型设计计算》。再到后面的Ansoft Maxwell 等有限元仿真软件的计算,无论哪种设计计算方法都是基于输入变量为确定量的确定性计算,电磁设计计算时都是没有考虑电机材料性能、加工工艺、外载荷的波动。

专利CN 107666220 A“一种超高效交流永磁同步电机的鲁棒性优化方法”中公开了一种永磁同步电机在固定的西格玛水平n=3时的优化计算方法。该方法没有考虑实际不同的生产流程,西格玛水平是不同的情况。同时也没有提出西格玛水平n=3时,该最优方案所对应的概率要求,没有提出概率分析模型。

随着高效电机的推广,目前我国高效电机已经设计到了IE4一级能效等级。由于新材料的限制,在设计一级能效以上的超IE4高效电机时会有困难。也随着市场的需要,人们希望电机设计的体积小而输出功率大,这些都增加了设计和制造的难度。

人们在设计极限效率电机或者小体积增容电机的电磁方案时,输入的参数往往都是均值,而实际生产制造中有些输入参数都是随机变量,是服从某种分布形式的。当生产工艺波动时,往往会造成电磁方案的设计失效。鉴于极限效率电机或小体积增容电机的特点,其对标准差要求更加苛刻。因此会造成当电机材料性能、加工工艺、外载荷的波动时,基于输入变量为均值计算所得的合格方案,其设计失效的概率会有上升趋势。

出于实际的需求,人们开始关心电机电磁设计计算程序输入参数的随机特性以及满足概率要求的电磁方案所对应的标准差要求。因此,如何正确、科学、客观地设计出满足技术条件和概率要求的电磁方案,又如何给出该电磁方案所对应的标准差要求是摆在人们面前的一个现实问题。

发明内容

本发明的目的是:提供一种考虑电机材料性能、加工工艺、外载荷等外应力波动的电机电磁设计方法。

为了达到上述目的,本发明的技术方案是提供了一种基于概率分析的电机电磁设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、确定电动机电磁设计计算的随机变量向量X=[x1,x2,...,xi,...,xn]T,式中,xi表示第i个随机变量,随机变量向量是根据电机图样、技术条件和制造过程的实践经验等要求,确定电机电磁设计方案输入变量中影响性能指标较敏感的变量为随机变量;

步骤2、确定随机变量向量X中各随机变量的分布类型及其分布参数;

步骤3、初设电机性能参数最低指标,初设所选各随机变量的标准差和均值:

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