[發明專利]一種電推進電機繞組的等效導熱系數的計算方法及系統

在審

• 申請號: 202211085031.2
• 申請日: 2022-09-06
• 公開（公告）號: CN115422492A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 梁培鑫;焦寧飛;申科;劉衛國;皇甫宜耿
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 麗水創智果專利代理事務所(普通合伙) 33278
• 代理人: 胡崧

1.一種電推進電機繞組的等效導熱系數的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據電推進電機中的整個繞組在槽內的排布狀態，將繞組劃分為多單元圓形結構，每個單元均由絕緣層和繞組層組成，每個單元中的絕緣層、繞組層均為一個子域；

在極坐標系下，對多單元圓形結構建立熱微分方程，即建立絕緣層子域的溫度的拉普拉斯方程，建立繞組層子域的溫度的泊松方程；

根據多單元圓形結構中的各個子域的交界面上熱流量相等，徑向溫度梯度相等的邊界條件，求解多單元圓形結構的熱微分方程，得到各個子域的溫升；

根據各個子域的溫升求解多單元圓形結構的總溫升，將整個繞組等效為圓形發熱體，將多單元圓形結構的總溫升作為圓形發熱體的溫升；根據圓形發熱體的溫升，計算得到整個繞組的等效導熱系數。

2.根據權利要求1所述的一種電推進電機繞組的等效導熱系數的計算方法，其特征在于：所述多單元圓形結構的單元數的計算公式為：

其中，n為單元數；

A_w為裸線面積，其表達式為：

其中t_w為繞組層厚度；t_i為繞組層厚度；

其中繞組層厚度t_w、絕緣層厚度t_i與單元數n之間的關系可以表示為：

n(t_w+t_i)＝r_n,2 (3)

其中r_n,2為第n個絕緣層的外徑，其表達式為：

其中A_s是槽面積。

3.根據權利要求1所述的一種電推進電機繞組的等效導熱系數的計算方法，其特征在于：所建立的所述絕緣層子域的溫度的拉普拉斯方程的表達式為：

所建立的所述繞組層子域的溫度的泊松方程的表達式為：

其中T為溫度；q為熱流密度；λ為導熱系數。

4.根據權利要求3所述的一種電推進電機繞組的等效導熱系數的計算方法，其特征在于：根據多單元圓形結構中的各個子域的交界面上熱流量相等，徑向溫度梯度相等的邊界條件，求解多單元圓形結構的熱微分方程，得到各個子域的溫升，包括：

求解第n個繞組層子域的溫升T_n,1'和熱量φ_n,1，其表達式分別為：

其中T_n-1,2'為第n-1個單元的絕緣層子域的溫升；

λ_n,1為第n單元的繞組層的導熱系數；

r_i,j為第i單元的繞組層j＝1或者絕緣層j＝2的半徑；

L為電機鐵心軸向長度；

r_n,1為第n個單元的繞組層的半徑；

r_n-1,2為第n-1個單元的絕緣層的半徑；

求解第n個絕緣層子域的溫升T_n,2'和熱量φ_n,2，其表達式分別為：

其中r_n,2為第n個單元的絕緣層的半徑；

λ_n,2為第n單元的絕緣層的導熱系數。

5.根據權利要求4所述的一種電推進電機繞組的等效導熱系數的計算方法，其特征在于：所述根據各個子域的溫升求解多單元圓形結構的總溫升，包括：

求解所述多單元圓形結構的總溫升，其表達式為：

其中T₀'圓心溫度；

λ_i,j為第i單元的繞組層j＝1或者絕緣層j＝2的導熱系數；

r_k,p為第k單元的繞組層p＝1或者絕緣層p＝2的半徑。