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Surrogate Vibration Modeling Approach for Design Optimization of Electric Machines
IEEE Transactions on Transportation Electrification ( IF 7 ) Pub Date : 2020-09-01 , DOI: 10.1109/tte.2020.3017232 Mohamad Salameh , Suryadev Singh , Shuwang Li , Mahesh Krishnamurthy
IEEE Transactions on Transportation Electrification ( IF 7 ) Pub Date : 2020-09-01 , DOI: 10.1109/tte.2020.3017232 Mohamad Salameh , Suryadev Singh , Shuwang Li , Mahesh Krishnamurthy
This article presents a surrogate modeling approach to predict the vibrational behavior during electric machine design. The methodology used in identifying and implementing the surrogate model allows a time-efficient integration of the surrogate model in multiphysics geometric optimization of electric machines, especially in scenarios of drop-in replacement. Based on the state-of-the-art review, the use of analytical or numerical techniques alone considering motor frame and support are not adequately accurate, time efficient, and flexible. The proposed method uses the 3-D finite-element (FE) structural simulations for identifying characteristic response profiles in the surrogate model and does not use structural FE simulations in the optimization loop. Experimental tests are performed on a 6/10 switched reluctance machine to validate the 3-D FE model used to identify the surrogate model. The rational fraction polynomial (RFP) method is used to fit the vibration impulse responses for a number of machines geometries defined by three stator dimensions. The impulse response of any geometry can be determined using linear interpolation of the RFP coefficients. Using the radial forces determined from the FE electromagnetic simulation, the deformation is determined using superposition.
中文翻译:
用于电机设计优化的替代振动建模方法
本文提出了一种替代建模方法来预测电机设计过程中的振动行为。用于识别和实施替代模型的方法允许在电机的多物理场几何优化中对替代模型进行高效的时间集成,尤其是在直接更换的情况下。根据最先进的审查,单独使用分析或数值技术考虑电机框架和支撑是不够准确、时间效率和灵活的。所提出的方法使用 3-D 有限元 (FE) 结构模拟来识别替代模型中的特征响应剖面,并且在优化循环中不使用结构 FE 模拟。实验测试在 6/10 开关磁阻机上进行,以验证用于识别替代模型的 3-D FE 模型。有理分数多项式 (RFP) 方法用于拟合由三个定子尺寸定义的许多机器几何形状的振动脉冲响应。可以使用 RFP 系数的线性插值来确定任何几何形状的脉冲响应。使用从有限元电磁模拟确定的径向力,使用叠加确定变形。
更新日期:2020-09-01
中文翻译:
用于电机设计优化的替代振动建模方法
本文提出了一种替代建模方法来预测电机设计过程中的振动行为。用于识别和实施替代模型的方法允许在电机的多物理场几何优化中对替代模型进行高效的时间集成,尤其是在直接更换的情况下。根据最先进的审查,单独使用分析或数值技术考虑电机框架和支撑是不够准确、时间效率和灵活的。所提出的方法使用 3-D 有限元 (FE) 结构模拟来识别替代模型中的特征响应剖面,并且在优化循环中不使用结构 FE 模拟。实验测试在 6/10 开关磁阻机上进行,以验证用于识别替代模型的 3-D FE 模型。有理分数多项式 (RFP) 方法用于拟合由三个定子尺寸定义的许多机器几何形状的振动脉冲响应。可以使用 RFP 系数的线性插值来确定任何几何形状的脉冲响应。使用从有限元电磁模拟确定的径向力,使用叠加确定变形。