[發明專利]一種基于變密度對稱網格劃分的開關磁阻電機熱分析方法

有效

• 申請號: 201810340791.0
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108733887B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張小平;劉蘋;張鑄
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 31253 上海精晟知識產權代理有限公司
• 代理人: 熊嫻;馮子玲

1.一種基于變密度對稱網格劃分的開關磁阻電機熱分析方法，其特征在于，包括

步驟1，根據開關磁阻電機的結構確定熱分析建模部位；

所述熱分析建模部位具體包括：沿電機軸向取二分之一，定子和轉子分別取一槽，至少包括定子鐵芯、轉子鐵芯、兩相繞組、機殼、電機端蓋、軸承、定子和轉子之間的氣隙以及絕緣材料；

所述兩相繞組滿足如下條件：

將所述兩相繞組中每相繞組多匝銅線等效為單匝銅線，且所述單匝銅線的截面為長方形，所述單匝銅線表面光滑，內部無雜質；將所述單匝銅線細分為端部繞組和槽內繞組；

所述兩相繞組的絕緣材料滿足如下條件：

將所述兩相繞組中每相繞組包裹多匝銅線的絕緣材料等效為包裹單匝銅線的絕緣材料，所述兩相繞組的絕緣材料間存在等寬度的氣隙；

步驟2，根據所述熱分析建模部位獲取建模參數；

步驟3，根據所述建模參數建立開關磁阻電機的三維有限元模型；

步驟4，針對所述三維有限元模型進行網格劃分；

其中，電機繞組、定子齒部和轉子齒部采用變密度六面體對稱網格劃分，其余部分采用四面體網格自動劃分；

步驟5，將所述電機繞組、所述定子齒部和所述轉子齒部中任一一個作為目標參數；

步驟5-1，以所述目標參數的三維有限元模型作為六面體網格劃分的初始密度；

步驟5-2，對所述三維有限元模型進行有限元熱分析，得到所述目標參數的初次熱分布；

步驟5-3，根據所述目標參數的初次熱分布，取其中任意一點的溫度作為待比較值；

步驟5-4，對所述目標參數的每個六面體網格進行對稱劃分，獲得目標參數六面體網格劃分密度；

步驟5-5，劃分后得到的六面體網格，對所述三維有限元模型進行有限元熱分析，得到所述目標參數的第二次熱分布；

步驟5-6，根據所述第二次熱分布，得到所述任意一點的溫度，并將所述任意一點的溫度與所述初次熱分布中對應點的溫度進行比較，得到溫度偏差ΔT_i，為：

ΔT_i＝|T_i-T_i-1|

式中：所述T_i為第二次熱分布所獲得的所述任意一點的溫度，所述T_i-1為所述初次熱分布所獲得的所述任意一點的溫度；

步驟5-7，判斷所述溫度偏差ΔT_i是否處在預設閾值范圍內，即：

ΔT_i≤ΔT_a

式中：ΔT_a為溫度偏差ΔT_i的預設閾值；

若在所述預設閾值范圍內，則進入步驟5-9；否則，進入步驟5-8；

步驟5-8，將第二次熱分布所獲得的所述任意一點的溫度作為初次熱分布中對應點的溫度，返回步驟5-4；

步驟5-9，將所述目標參數六面體網格劃分密度作為對目標參數進行最終熱分析的網格劃分密度；

步驟6，根據所述各部分的網格劃分密度及所述其余部分采用四面體網格自動劃分的方法，對所述三維有限元模型進行有限元熱分析。

2.根據權利要求1所述的基于變密度對稱網格劃分的開關磁阻電機熱分析方法，其特征在于，所述建模參數包括所述定子鐵芯、所述轉子鐵芯、所述兩相繞組、所述機殼、所述電機端蓋、所述軸承、所述定子和所述轉子之間的氣隙及所述絕緣材料的形狀、尺寸、各所述熱分析建模部位的相對距離和方位以及各所述熱分析建模部位的材料屬性。

3.根據權利要求1所述的基于變密度對稱網格劃分的開關磁阻電機熱分析方法，其特征在于，所述端部繞組等效為直線型，且所述端部繞組周圍包裹著等厚度的絕緣材料，等效后端部繞組長度為：

式中：所述τ為定子齒間距離，所述h為電機等效繞組的截面寬度。

4.根據權利要求1所述的基于變密度對稱網格劃分的開關磁阻電機熱分析方法，其特征在于，所述兩相繞組的絕緣材料間的氣隙面積通過如下公式求得：

s＝2n(4r²-πr²)

式中：所述s為絕緣材料間的氣隙面積；所述n為所述兩相繞組中每相繞組的實際匝數；所述r為實際繞組多匝銅線中每匝銅線的半徑。