[发明专利]基于有限公式改进数学模型的电机温度场迭代计算方法

摘要

本发明涉及一种基于有限公式改进数学模型的电机温度场迭代计算方法，通过循环迭代的内循环系统修正电机腔内空气温度、计及该温度对电机散热面对流传热系数的影响，确保电机腔内空气由电机定子铁心、转子铁心、轴表面吸收的热量等同于其由端盖、机壳内表面散出的热量；通过循环迭代的外循环系统计及电机温度分布对各部件材料导热系数的影响，通过改进有限公式数学模型，减少外循环迭代的计算量。具有计算精度高，计算速度快的特点，适于推广应用。

主权项

1.一种基于有限公式改进数学模型的电机温度场迭代计算方法，其特征在于，该方法步骤如下：1)根据电机内、外冷却介质温度设置初始假拟温度，计算在该初始假拟温度下电机各散热面的对流传热系数、及各部件材料的导热系数；2)根据初始假拟温度下的对流传热系数、及各部件材料的导热系数，利用改进的有限公式温度场数学模型，计算电机的温度分布；改进的有限公式温度场数学模型是指：对有限公式计算格式进行修正，改变待解变量为导热系数和温度的乘积基于的控制方程为：式中：M_d为仅与网格尺寸相关的本构矩阵；λ为材料导热系数；G为拓扑运算矩阵，描述网格节点间的传热关系和传热方向；为温度势能向量，p为热源向量；同时，为保证子域间的能量传递的连续性，需在保持子域非边界节点传热方程的条件下，联系各个子域边界节点间的传热方程；修正后的控制方程组如下：… … … …式中：φ为温度势能向量，p为热源向量；将求解分块为1、2......n个区域，G₁、G₂……G_n表示第1、2......n区域的拓扑运算矩阵；M_d1、M_d2……M_dn代表第1、2......n区域的本构矩阵；代表第1、2......n区域的温度势能向量；P₁、P₂……P_n代表第1、2......n区域的热源向量；P_1b、P_2b……P_nb代表边界位置的第1、2......n区域的热源向量；M_d为仅与网格尺寸相关的本构矩阵；λ为材料导热系数；n、m为两个存在交界面的子域，λ_n、λ_m为各自导热系数；在外循环迭代中，仅需调整边界连续性方程的导热系数，避免了两次大规模的矩阵乘法，引入计算量较少；3)根据电机内冷却流体能量守恒规律，修正电机腔内的流体温度，根据修正后的流体温度修正电机内各个散热面的对流传热系数；4)判断修正后的流体温度和修正前的流体温度值间相对差别是否在计算设置的范围内，若是，则进行下一步计算，反之则由步骤2)重新进行计算；5)将计算后得到的电机各部件温度设置为修正后的各部件假拟温度，根据修正后的各部件假拟温度查表或根据材料导热系数公式得到电机各个部件的导热系数；6)每步循环修正前后温度值之差是否在预设误差范围内，若是，则计算达到收敛，输出电机温度分布，反之则由步骤2)重新进行计算。