[发明专利]一种抑制强迫风冷感应电机电磁噪声的机壳结构优化设计方法

权利要求书

1.一种抑制强迫风冷感应电机电磁噪声的机壳结构优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立不同散热筋结构的机壳物理模型，在有限元仿真软件中进行模态和散热仿真，选择出既有助于加强结构刚度、又能保证散热性能和生产工艺的结构；步骤1包括：1.1建立多种不同散热筋结构的物理模型方案；1.2对各种方案的机壳模型进行模态仿真；1.3挑选出最有助于改善机壳刚度的散热筋结构方案；1.4挑选出对散热影响最小的散热筋结构方案；

步骤2：基于支持向量回归(SVR)和二代非支配排序遗传算法(NAGA-II)对改进方案的机壳结构进行多参数多目标优化；步骤2包括：2.1建立针对机壳结构的优化数学模型；2.2建立参数化物理模型；2.3计算各参数变量取值范围内的整体灵敏度变化；2.4建立参数样本集并进行模态仿真计算；2.5建立基于SVR的优化代理模型；2.6使用NAGA-II进行参数寻优；

步骤3：进行结构优化后的多物理场耦合仿真验证；步骤3包括：3.1建立电机的多物理场耦合仿真模型；3.2计算优化前后电机的电磁噪声结果。

2.根据权利要求1所述的一种抑制强迫风冷感应电机电磁噪声的机壳结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤1.1为：在原始机壳基本结构特征的基础上，建立具有不同散热筋结构的机壳物理模型；以一台用于离心泵的立式感应电机作为实例，建立九种散热筋结构方案作为对比，其中，方案Ⅰ的机壳包含一组等距布置的环向散热筋，方案II为原始机壳，包含四组12片轴向散热筋，方案Ⅲ的机壳将散热筋斜置一定角度，倾斜角度过大会影响部分风道的气体流动，本方案设置倾斜角度为15°，方案Ⅳ的机壳采用波浪形状的散热筋，数量与方案Ⅰ相同，方案Ⅴ的机壳采用螺旋形状的散热筋，本方案设置螺旋角为15°，方案VI-IX是环向散热筋与其他类型散热筋的组合结构；为了控制变量，研究不同散热筋结构对刚度的影响，控制每个模型的理论质量相互接近。

3.根据权利要求1所述的一种抑制强迫风冷感应电机电磁噪声的机壳结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤1.2为：使用有限元仿真软件对各个机壳物理模型进行模态仿真计算，求解出各方案的前六阶自由模态固有频率；因为已经控制各模型的质量基本保持一致，计算出的固有频率可以较好反映机壳的整体径向刚度。

4.根据权利要求1所述的一种抑制强迫风冷感应电机电磁噪声的机壳结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤1.3为：综合分析各散热筋方案的模态计算结果和机壳加工工艺，挑选出方便生产加工，外观合适，且低阶固有频率较高的结构方案；相比于原始机壳方案，其他各种方案的低阶固有频率均有提高，其中，添加了环向筋的方案VI-IX优化效果更加明显，将其作为备选方案。

5.根据权利要求1所述的一种抑制强迫风冷感应电机电磁噪声的机壳结构优化设计方法，其特征在于：所述步骤1.4为：建立各个备选方案机壳的等效简化有限元模型，进行机壳外表面的流体散热仿真，为简化仿真流程，模型中只考虑定子铁芯和机壳，并设置理想工作状态，根据电机的效率估算出发热损耗，把定子铁芯设置为唯一的发热源，只考虑机壳表面和空气的热交换，求解出结果后可以对各方案的散热性能进行快速对比分析，挑选出最有利于散热或者对散热影响最小的方案；在本测试中，设置定子铁芯的发热功率为178482W/m3，求解出各方案机壳外表面轴向温度分布对比，此外，因为测试中的机壳为铝合金压铸件，综合考虑散热筋的布置、脱模的方向、电机散热方式和仿真结果，选取最终改进方案。