[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

说明书

本发明公开了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，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3：进行结构优化后的多物理场耦合仿真验证。本发明为了探索强迫风冷感应电机的降噪设计方法，弥补直接优化的低效率缺陷，以机壳作为优化对象，提出一种可以综合考虑电机散热性能和降低噪声的多参数多目标间接优化设计方法，对电机其他性能影响较小，优化成本低。

技术领域

本发明涉及电机优化的技术领域，具体涉及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。

背景技术

强迫风冷感应电机是工业生产制造和日常生活起居的重要动力设备，具有成本低廉、技术成熟、结构简单和工作可靠的优点，在电力拖动设备领域应用非常广泛。在传统的电机优化技术领域，除了高效、低耗、智能的设计目标，噪声同样是评价一台电机综合性能的必要参考指标。在电机噪声分类中，电磁噪声影响显著，优化效果明显，是分析和抑制的重要对象。

现有抑制感应电机电磁噪声的优化方法在形式上可以被大致分为直接优化和间接优化，其中，直接优化通过建立电机的解析模型或有限元模型，把电磁设计参数或结构设计参数作为优化变量，计算出噪声作为优化目标，使用启发式寻优算法进行噪声结果的直接优化。但是电机噪声的计算涉及到多物理场耦合，解析模型精度普遍较低，而使用多物理场耦合有限元模型进行直接优化需要花费大量时间成本，因此间接优化在商用领域更加普及。

在电机本体结构设计方面，结构参数的优化主要关注定子和转子，设计机壳的多参数多目标优化方法较少，尤其缺乏综合考虑电机外壳散热性能和降低噪声的优化设计方法研究。机壳是强迫风冷电机电磁噪声的重要辐射源，同时具有加快散热的功能，针对外壳的优化设计有助于此类电机在保证其他性能的同时进一步降低噪声。通过分析电机振动解析模型可以发现，改变机壳的刚度或质量可以影响机壳表面的振动量，进而影响辐射噪声，由此可知，对于机壳机构较为薄弱的强迫风冷电机，通过增大机壳整体刚度与调整散热筋结构有助于降低噪声。

因此，为了改善强迫风冷电机的降噪设计，并且避免直接优化带来的低效率问题，本发明以机壳作为优化对象，提出一种可以综合考虑电机散热性能和降低噪声的多参数多目标间接优化方法。

发明内容

本发明的目的为解决上述背景技术中提出的问题，提供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。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：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，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。