[发明专利]电机定子绕组损耗的快速计算方法、装置和系统

权利要求书

1.一种电机定子绕组损耗的快速计算方法，其特征在于，该方法包括：

S10、建立电机的实体模型；

S20、将电机定子绕组损耗的求解域划分为第一求解域和第二求解域；基于所述实体模型，对所述第一求解域和所述第二求解域进行有限元网格划分，所述第一求解域为定子槽内的线性材料区域，所述第二求解域为定子槽外的非线性材料区域；

S30、确定所述第一求解域的第一电磁场方程和所述第二求解域的第二电磁场方程，将所述第一电磁场方程和所述第二电磁场方程作为磁场控制方程；

S40、根据基尔霍夫第二定律得到供应电源激励下的定子绕组电压方程，根据电磁感应定律得到定子绕组中每根股线的股线电压方程，将所述定子绕组电压方程和所述股线电压方程作为电路控制方程；

S50、确定线性材料区域与非线性材料区域的磁场切向分量，作为拉格朗日乘数引入所述磁场控制方程和所述电路控制方程中，建立场路耦合时步有限元模型；其中，所述磁场切向分量根据所述第一求解域和所述第二求解域的狄利克雷边界条件确定；

S60、对所述场路耦合时步有限元模型通过牛顿-拉夫逊法迭代求解，得到定子绕组的涡流损耗和环流损耗。

2.根据权利要求1所述的电机定子绕组损耗的快速计算方法，其特征在于，所述第一求解域包括定子股线和定子槽内股线间的空气。

3.根据权利要求2所述的电机定子绕组损耗的快速计算方法，其特征在于，进行有限元网格划分，包括：

S21、通过网格划分对实体模型的求解域进行粗网格划分；

S22、剔除所述第一求解域内的粗网格；

S23、对所述第一求解域进行定子股线排布和精网格划分。

4.根据权利要求3所述的电机定子绕组损耗的快速计算方法，其特征在于，所述磁场切向分量的确定方法包括：

S31、把线性材料区域的矢量磁位转换为线性材料区域的边界矢量磁位，用线性域关系方程表示所述第一求解域的磁势矢量与边界磁势矢量的转换关系，所述线性域关系方程为：

其中，为线性材料区域边界矢量磁位，G为查找线性材料区域边界点矩阵，A′为线性材料区域矢量磁位；

S32、把非线性材料区域的磁势矢量转换为非线性材料区域的边界矢量磁位，用非线性域关系方程表示所述第二求解域的矢量磁位与边界矢量磁位的转换关系，所述非线性域关系方程为：

其中，K为查找非线性材料区域边界点矩阵，为非线性材料区域边界矢量磁位，A为非线性材料区域矢量磁位；

S33、确定所述第一求解域与所述第二求解域的边界狄利克雷边界条件，所述边界狄利克雷边界条件满足以下方程：

其中，Q为插值矩阵；

S34、将所述线性域关系方程和所述非线性域关系方程代入步骤S33中的方程，得到线性材料区域与非线性材料区域的磁场切向分量，所述磁场切向分量表示为：

QKA-GA′＝0。

5.根据权利要求4中所述的电机定子绕组损耗的快速计算方法，其特征在于，所述第一电磁场方程为：

其中，v₀为线性材料区域磁阻率，A′为线性材料区域矢量磁位，σ为电导率，u为导体电压，l为第一求解域内的有效股线导体长度。

6.根据权利要求5所述的电机定子绕组损耗的快速计算方法，其特征在于，所述第二电磁场方程为：

其中，A为非线性材料区域矢量磁位，ν为非线性材料区域的磁阻率，f为负载量。