[发明专利]一种快速高精度电机温升求解方法

说明书

本发明公开了一种快速高精度电机温升求解方法，所述方法包括如下步骤：步骤一、通过温度场有限元计算方法进行电机任一负载工况下的温升计算，从而获取该工况下的损耗所对应的精确的温升；步骤二、以损耗P作为输入量，以温度场有限元的温升计算结果θ₀作为输出量，设定传递函数的极点数量n和零点数量m的初始值；步骤三、构造传递函数G(s)；步骤四、判断通过传递函数G(s)与损耗所计算的温升θ₁与有限元计算的温升θ₀之间的误差是否满足规定范围δ。本发明基于该工况的温度场有限元计算结果，在保证计算结果几乎相同的情况下，将计算过程由复杂的多个网格内的微分方程联立，简化为计算简单的传递函数，从而实现温升的准确快速的计算。

技术领域

本发明属于精确计算领域，涉及一种电机的温升计算方法。

背景技术

近年来，电机在国防、航天、交通、机械制造、医疗等领域的应用越来越广泛，且新型应用领域被逐步开发。然而，电机在运行中，由于损耗的存在，会带来温升与散热问题，这将对电机的寿命和运行性能带来影响。为了解决电机的散热问题，需要对电机的温升进行计算，目前所采用的温升计算方法主要有集总参数热路法以及温度场有限元法。集总参数热路法是将电机的散热路径以热源、热阻以及热容等形式表现出来，构建电机的热网络模型，通过求解热网络模型进行电机温升的计算，具有计算速度快的优点，但是在计算准确度上有所欠缺。温度场有限元法则是基于有限元模型进行的数值计算，具有计算准确的优点，但是其计算速度较慢，且每当工况改变时，就需要重新进行微分方程组的求解与迭代计算，计算所需时间过长。在进行电机的温升计算时，上述两种方法均无法同时保证计算的精确度和计算速度，不能满足应用需求。

发明内容

为了克服现有计算方法存在的上述不足，从而满足实际应用场景对于电机温升计算速度和精度的需求，本发明提供了一种快速高精度电机温升求解方法。温度场有限元虽然能够准确的计算电机温升，但是每当工况改变，就需要重新进行微分方程组的求解与迭代计算，耗时过长；而本发明的方法则通过一个工况下的求解，即可获取反映温升与损耗之间关系的传递函数，且该传递函数可用于任意工况下的温升计算，极大的缩短了计算时间。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种快速高精度电机温升求解方法，包括如下步骤：

步骤一、通过温度场有限元计算方法进行电机任一负载工况下的温升计算，从而获取该工况下的损耗所对应的精确的温升；

步骤二、以损耗P作为输入量，以温度场有限元的温升计算结果θ₀作为输出量，设定传递函数的极点数量n的初始值为1和零点数量m的初始值为0；

步骤三、根据极点数量n、零点数量m、损耗P以及温度场有限元的温升计算结果θ₀，使用参数辨识方法进行a₁、a₂……a_m+1和b₁、b₂……b_n+1的计算，从而完成传递函数G(s)的构造，其中：

θ₁＝G(s)·P；

式中，G(s)为传递函数，a₁、a₂……a_m+1和b₁、b₂……b_n+1为与电机结构参数和材料特性相关的系数，s为拉普拉斯算子，n为极点数量(n≥1)，m为零点数量(m≥0且m≤n)，P为损耗，θ₁为使用传递函数计算的温升；