非晶合金铁心电抗器减振结构的电磁-机械耦合拓扑优化

作     者：贲彤 方敏 陈龙 张平 张献 Ben Tong;Fang Min;Chen Long;Zhang Ping;Zhang Xian

作者机构：三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学)宜昌443002 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)天津300130 

基　　金：国家自然科学基金(51977147,52007102,52207012) 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)开放课题基金(EERI_KF2021015)资助项目 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2023年第38卷第24期

页      码：6553-6564页

摘      要：非晶合金用于电抗器铁心可有效降低损耗,但其磁致伸缩系数较大,将引起电抗器剧烈的振动。该文提出一种应用于非晶合金铁心减振结构设计的电磁-机械耦合拓扑优化算法。首先,基于固体各向同性材料惩罚(SIMP)模型,将优化区域材料的相对磁导率和杨氏模量用材料密度的插值函数表示,并采用有限元方法构建电抗器优化模型;其次,以电感值为约束条件,振动最小为优化目标,对非晶合金铁心进行拓扑优化,并采用全局收敛移动渐近线法,将电磁拓扑优化的解作为机械拓扑优化的初始值,缩短电磁-机械耦合拓扑优化的收敛时间;最后,对优化模型进行仿真及实验验证,结果表明:在保证电抗器电感值不变的前提下,优化后铁心气隙区域沿主磁路方向的振动加速度幅值降低24%。证明了提出的电磁-机械耦合拓扑优化算法在减振动结构设计中具备有效性。

主 题 词：电抗器 拓扑优化 电磁振动 有限元法 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 

核心收录：

D　O　I：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.222350

馆 藏 号：203125149...