利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2019107678225
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,包括以下步骤:

根据第一绕组气隙、第二绕组气隙和绕组表面绝缘层,三者的结构与宽度确定定子双绕组的等效模型;所述第一绕组气隙为双绕组表面的绝缘层分别与定子槽壁、定子槽楔间的气隙;所述第二绕组气隙为所述第一绕组与第二绕组间的气隙;

根据所述定子双绕组的等效模型,建立开关磁阻电机的三维有限元模型;

改变所述第一绕组气隙的宽度确定所述第二绕组气隙的宽度,根据不同所述第一绕组气隙宽度的三维有限元模型经温度场分析获得开关磁阻电机的温度场分布图;

根据所述温度场分布图中数据进行数值拟合,得定子双绕组等效模型的第一绕组气隙宽度与温度间函数关系;

通过实测电机定子绕组与其等效模型表面对应区域的实际温度,计算当前开关磁阻电机定子双绕组建模所对应的气隙宽度;

所述根据第一绕组气隙、第二绕组气隙和绕组表面绝缘层,三者的结构与宽度确定定子双绕组的等效模型的步骤之前,还包括:根据开关磁阻电机定子双绕组的结构确定定子槽内第一绕组和第二绕组的等效截面积;

根据所述第一绕组和第二绕组的等效截面积确定定子槽内间隔层的截面积;

根据所述定子槽内间隔层的截面积确定间隔层中第一绕组气隙、第二绕组气隙和绕组表面绝缘层,三者的结构与宽度;

所述根据所述定子槽内间隔层的截面积确定间隔层中第一绕组气隙、第二绕组气隙和绕组表面绝缘层,三者的结构与宽度的步骤,具体包括:根据所述定子槽内间隔层的截面积通过第三面积公式计算第一绕组气隙和第二绕组气隙的总截面积,所述第三面积公式为:

2 2

s3=2n(4r1‑πr1)式中:s3为绕组气隙的总截面积;n为每个定子绕组中导线的总匝数;r1为定子绕组中每匝导线的半径;

根据所述第一绕组气隙和第二绕组气隙的总截面积以及所述第一绕组气隙宽度,通过第一宽度公式确定所述第二绕组气隙的宽度,所述第一宽度公式为:式中:h2为第二绕组气隙宽度;h1为第一绕组气隙宽度;h3为定子槽底的宽度;h4为定子槽楔内表面的宽度;s3为绕组气隙的总截面积;l1为定子槽侧表面的长度;H为定子槽底至定子槽楔内表面的高度;β为定子槽底与定子槽侧表面的夹角;

根据所述定子槽内间隔层的截面积确定间隔层中绕组表面绝缘层的结构与宽度,具体包括:

根据所述定子槽内间隔层的截面积,通过第四面积公式获取间隔层中绕组表面绝缘层的总截面积;所述第四面积公式为:s4=s2‑s3

式中:s4为绕组表面绝缘层的总截面积;s2为间隔层的截面积;s3为绕组气隙的总截面积;

根据所述绕组表面绝缘层的总截面积,通过第二宽度公式确定绕组表面绝缘层的宽度;所述第二宽度公式为:

式中:h5为绕组表面绝缘层的宽度;h1为第一绕组气隙宽度;h2为第二绕组气隙宽度;h3为定子槽底的宽度;h4为定子槽楔内表面的宽度;l1为定子槽侧表面的长度;H为定子槽底至定子槽楔内表面的高度;s4为绕组表面绝缘层的总截面积;β为定子槽底与定子槽侧表面的夹角。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述根据开关磁阻电机定子双绕组的结构确定定子槽内第一绕组和第二绕组的等效截面积的步骤,包括:

根据开关磁阻电机定子双绕组的结构通过第一面积公式计算第一绕组和第二绕组的等效截面积,所述第一面积公式为:2

s1=nπr1

式中:s1为每个定子绕组等效导体的截面积;r1为定子绕组中每匝导线的半径;n为每个定子绕组中导线的总匝数。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述根据所述第一绕组和第二绕组的等效截面积确定定子槽内间隔层的截面积的步骤,包括:

根据所述第一绕组和第二绕组的等效截面积通过第二面积公式计算定子槽内间隔层的截面积,所述第二面积公式为:s2=s‑2s1

式中:s2为间隔层的截面积;s为定子槽的截面积;s1为每个定子绕组等效导体的截面积。

4.根据权利要求1所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述改变所述第一绕组气隙的宽度确定所述第二绕组气隙的宽度的步骤,具体包括:

在第一绕组气隙宽度的取值范围内,按照定值等距调整所述第一绕组气隙的宽度,并通过第一宽度公式,得到对应的所述第二绕组气隙的宽度。

5.根据权利要求4所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述第一绕组气隙宽度的取值范围为:式中:h10为第一绕组气隙宽度下限值;h20为第一绕组气隙宽度上限值;h3为定子槽底的宽度;h4为定子槽楔内表面的宽度;s3为绕组气隙的总截面积;l1为定子槽侧表面的长度;β为定子槽底与定子槽侧表面的夹角。

6.根据权利要求4所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述按照定值等距调整所述第一绕组气隙的宽度的步骤之前,还包括:在所确定的第一绕组气隙宽度取值范围内,根据数值拟合的需要确定所述第一绕组气隙宽度的取值个数,并根据该取值个数及所确定的第一绕组气隙宽度取值范围,确定调整第一绕组气隙宽度时所对应的定值大小。

7.根据权利要求1所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述定子双绕组等效模型的第一绕组气隙宽度与温度间函数关系的关系式为:

h1=a0+a1cos(wT)+b1sin(wT)+a2cos(2wT)+b2sin(2wT)式中:T为定子绕组等效模型表面对应区域的温度;a0、a1、b1、a2、b2、w为函数的系数。

8.根据权利要求1所述的开关磁阻电机温度场分析中定子双绕组等效气隙建模方法,其特征在于,所述确定开关磁阻电机定子双绕组建模所对应的气隙宽度的步骤,具体包括:根据实测温度代入所述第一绕组气隙宽度与温度间函数关系,并结合所述第一宽度公式,得到当前开关磁阻电机定子双绕组建模所对应的第一绕组气隙、第二绕组气隙的宽度。