权利要求书： 1.一种刚柔-机电耦合的风机齿轮-发电机动力学模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，采用三维设计软件构建齿轮箱、发电机的实体结构模型；步骤二，利用有限元分析软件对实体结构模型进行缩聚，获取箱体结构的缩聚刚度矩阵与质量矩阵，形成箱体单元；结合齿轮箱各轴系实际尺寸，采用Timoshenko梁单元法建立柔性轴模型，形成轴单元；采用有限元分析软件，计算并获取轴承的支撑刚度，形成轴承支撑单元；利用牛顿第二定律构建齿轮系统的动力学方程，考虑内部激励特性，形成啮合单元；步骤三，基于步骤二各子单元的刚度质量矩阵，结合系统各子构件的连接耦合方式，组装成为考虑系统结构的刚柔耦合模型；步骤四，基于有限元分析软件，对永磁同步发电机工作部件材料进行设定，考虑永磁材料的磁饱和特性，进行空间气隙磁密、漏磁特性以及动态特性分析，获取发电机的电磁转矩和电磁径向、切向力，形成外载荷向量单元；步骤五，根据步骤三中得到齿轮系统与发电机系统的相互耦合作用关系，结合步骤四电机转动过程中产生的电磁径向力波与电磁转矩，通过磁-电和磁-机耦合项，建立机械系统和电气系统之间的联系，从而得到电机驱动的传动系统的机电耦合模型，建立齿轮-永磁同步发电机多因素下的机-电耦合模型。2.根据权利要求1所述的刚柔-机电耦合的风机齿轮-发电机动力学模型建模方法，其特征在于：步骤二考虑了箱体结构特性、轴系系统的柔性、齿轮时变啮合刚度和误差，机械系统沿着轴线和绕轴线方向的运动，{x，y，z，θx，θy，θz}为广义坐标，步骤三利用拉格朗日方程建立齿轮系统-电机的机械动力学模型为：式中，M为系统质量矩阵，Km与Cm分别为啮合刚度与啮合阻尼矩阵，Kb与Cb分别为支撑刚度与支撑阻尼矩阵，Kt与Ct分别为扭转刚度与扭转阻尼矩阵，KΩ、KA分别为向心刚度矩阵和切向刚度矩阵，CG为陀螺矩阵，θi为构件i的转角，F为考虑电磁转矩与电磁径向力的外部力矩阵。3.根据权利要求2所述的刚柔-机电耦合的风机齿轮-发电机动力学模型建模方法，其特征在于：步骤四中，电磁力的表达公式为：F(t,θ)＝F0+∑∑Fuvcos(upwrt+vpθ+θ01)式中，F0是直流分量，Fuv为电磁力各次谐波的幅值，u为时间谐波阶数，v是空间谐波阶数，p为极对数，vp为径向力的模数，表示径向力在定子一周空
声明：
“刚柔-机电耦合的风机齿轮-发电机动力学模型建模方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：重庆大学
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2025年05月16日 ~ 18日 
