[發(fā)明專利]一種多風(fēng)路復(fù)雜流體域交流電動機(jī)溫度場的計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810084666.8
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108390607A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉力;曹釗濱;沈稼豐;曹君慈;李棟;張曉晨;李金陽;李錦洲;汪家俊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種多風(fēng)路復(fù)雜流體域交流電動機(jī)溫度場的計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：建立電機(jī)電磁場數(shù)值分析模型，利用所述電機(jī)電磁場數(shù)值分析模型對電機(jī)電磁場相關(guān)參數(shù)的設(shè)定初值進(jìn)行迭代計算，優(yōu)化所述電機(jī)電磁場相關(guān)參數(shù)判斷電機(jī)電磁性能是否達(dá)到設(shè)定值，若是，執(zhí)行S2，否則重新執(zhí)行S1；

S2：建立風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)計算模型，利用所述風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)計算模型對電機(jī)內(nèi)部風(fēng)扇壓頭和風(fēng)量的設(shè)定初值進(jìn)行迭代計算，優(yōu)化所述電機(jī)內(nèi)部風(fēng)扇壓頭和風(fēng)量判斷電機(jī)內(nèi)部風(fēng)路性能是否達(dá)到設(shè)定值，若是，執(zhí)行S3，否則重新執(zhí)行S1；

S3：建立交流電動機(jī)流固耦合溫度場計算模型和冷卻器流固耦合溫度場計算模型，利用所述交流電動機(jī)流固耦合溫度場計算模型和所述冷卻器流固耦合溫度場計算模型對電機(jī)入風(fēng)口風(fēng)溫的設(shè)定初值進(jìn)行迭代計算，優(yōu)化所述電機(jī)入風(fēng)口風(fēng)溫判斷電機(jī)溫度場性能是否達(dá)到設(shè)定值，若是，結(jié)束計算，否則重新執(zhí)行S1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算方法，其特征在于，所述電機(jī)電磁場相關(guān)數(shù)值包括電機(jī)繞組參數(shù)、齒槽數(shù)配合參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算方法，其特征在于，所述S2還包括：

利用所述風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)計算模型對設(shè)定電機(jī)內(nèi)部風(fēng)扇壓頭和風(fēng)量初值進(jìn)行迭代計算，得到不同風(fēng)量和不同壓力下的風(fēng)阻變化曲線，利用所述風(fēng)阻變化曲線和風(fēng)扇外特性曲線，得到電機(jī)內(nèi)部風(fēng)扇的額定工作值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計算方法，其特征在于，所述風(fēng)扇外特性曲線通過計算風(fēng)扇的理論全壓頭H_t、動壓頭H_d、流體損耗H_v和靜壓頭H_s值確定，具體計算如下：

理論全壓頭：

動壓頭：H_d＝0.0625v²

流體損耗：

靜壓頭：H_s＝H_t-H_d-H_v

其中，i為葉片數(shù)，W為葉片中部合成速度，b_f為葉片寬度，γ為氣體比重，g為重力常數(shù)，Cx為葉根阻力系數(shù)，Cy為葉根升力系數(shù)，D_f為葉片內(nèi)外徑差，為流入角，v為軸向風(fēng)速，C_u為氣流旋繞速度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計算方法，其特征在于，所述電機(jī)電磁場數(shù)值分析模型是基于有限單元法，建立待解邊值問題的變分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)，對整個求解域進(jìn)行單元剖分，在各個單元內(nèi)建立分片的插值函數(shù)作為解的試探函數(shù)，進(jìn)一步求取泛函的極值，通過求解聯(lián)立代數(shù)方程組，得到各節(jié)點變量的值和整個邊值問題的數(shù)值解，電機(jī)電磁場數(shù)值分析是基于Maxwell方程，即為如下定律：

▽·D＝ρ

▽·B＝0

其中，▽為拉普拉斯算符，H為磁場強(qiáng)度，J為電流密度，D為電位移，E為電場強(qiáng)度，B為磁通密度，ρ為電荷密度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計算方法，其特征在于，所述風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)計算模型為等效流體網(wǎng)絡(luò)模型，電機(jī)冷卻通道內(nèi)流進(jìn)或流出的任一橫斷面的冷去介質(zhì)流量相等，即所述等效流體網(wǎng)絡(luò)模型內(nèi)部節(jié)點為：

∑Q_i＝0

其中，Q_i為冷卻通道內(nèi)的體積流量；

電機(jī)的冷卻介質(zhì)的流動壓力變化的總和為0，即所述等效流體網(wǎng)絡(luò)模型滿足如下定律：

∑ΔH_k＝0

其中，ΔH_k為冷卻介質(zhì)流動壓力變化。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計算方法，其特征在于，所述交流電動機(jī)流固耦合溫度場計算模型和所述冷卻器流固耦合溫度場計算模型滿足如下定律：

其中，ρ為流體密度(kg/m3)，u為速度矢量，u、v、w為速度矢量u在x、y、z方向的分量(m/s)，P為流體壓力(Pa)，S_u、S_v、S_w為動量守恒廣義源項在各個方向的分量，S_T為冷卻介質(zhì)流動時由于粘性作用流體內(nèi)動能轉(zhuǎn)化的熱源，μ為動力粘度系數(shù)[kg/(m·s)]，λ為導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·℃)]，c為比熱容[J/(kg·℃)]，T為溫度(℃)。