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    調速直線超聲電機定子的優化設計

    作者:寧波儀表電機廠 時間:2013-10-31

    調速直線超聲電機定子的優化設計

      調速電機不同加權系數組合下的定子優化設計結果組數應地增大。這主要是因為隨著兩相工作模態頻率差的減小,定子振幅增大,同時,子目標函數F6所取的定子夾持位置在提取時沒有完全取到節線上,故其值必然會隨著子函數F1的減小而增大,即子目標函數F1和F5,F6之間是互相矛盾的,其優化過程根據權重尋求一個協調點。對表所示的優化結果利用ANSYS有限元軟件進行了驗證。第4組優化的ANSYS計算結果為:兩相工作模態頻率差達12.21Hz,干擾模態遠離程度為1073Hz,驅動足y向振幅為2.56μm,驅動足x向振幅為5.76μm,驅動足z向振幅為0.109μm,定子夾持位置振幅為0.9452μm。

      計算結果表明,除干擾模態遠離程度與優化結果相比的差距較大之外,其余的差距相對較小,基本滿足需求。干擾模態遠離程度產生較大誤差的原因可能是因為其樣本點的值跳躍性較大??傮w而言,利用統一目標函數法,根據前次優化計算結果的優劣,適當調整權系數,可以實現多個子目標的優化設計。由表可以知道,參數P1,P4,P5,P8的值精確到了0.0001mm,這給加工帶來了很大的難度。為此,把第4組所得到的參數值進行圓整到0.01mm后,利用有限元軟件ANSYS重新計算,并與電機定子的初始結構值進行比較??梢钥闯?,參數P1,P4,P5,P8的值在優化結果的基礎上圓整后所得到的計算結果與初始參數所得到的計算結果相比,得到了很大的改善,其兩相工作模態頻率差僅為5.698Hz。

      筆者提出了一種基于響應面法的直線超聲電機定子優化設計方法,并應用于調速直線超聲電機定子的優化設計。通過選取合適的定子結構參數作為設計變量,利用試驗設計方法在變量空間里選取樣本點,并對各個樣本點所對應的結構利用參數化設計語言APDL編程,建立有限元模型并進行模態分析和諧響應分析,得到對應各樣本點的響應(包括兩相工作模態的頻率差、驅動足振幅和夾持點振幅等),利用這些樣本點和響應值建立定子響應面近似模型,再以優化算法進行尋優。

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