[发明专利]基于永磁电机转子分段护套涡流损耗的热传递比计算方法

权利要求书

1.一种基于永磁电机转子分段护套涡流损耗的热传递比计算方法，其特征在于，包括：

对永磁电机建立矢量控制系统进行矢量控制；

对基于矢量控制的永磁电机，分别建立带分段护套和不带护套的场路耦合计算模型，计算出所述永磁电机各部件的损耗；

分别建立永磁电机带分段护套和不带护套的三维稳态温度场求解模型，基于假设条件确定所述永磁电机稳态温度场求解域的边界条件，得到所述永磁电机转子稳态热传导方程：所述假设条件包括：

1)所述永磁电机采用单侧轴流式风扇冷却，内部转子无通风沟；

2)将所述永磁电机的各部件连接固定，基于所述永磁电机的体积小、长度短、长径比小、两端盖散热面积大，对所述永磁电机内部温度分布影响大，将所述永磁电机视为三维稳态温度场进行计算；

3)所述转子铁心和转轴之间有热传递；

4)材料的导热系数和对流系数不随温度的变化而变化；

5)忽略热辐射对热量交换的影响；

6)电机所处的环境温度不变；

7)所述永磁电机在计算时假定初始温度与环境温度一致；

分别计算出气隙内的导热系数和定子绕组的导热系数，将所述导热系数代入所述永磁电机转子稳态热传导方程，以所述损耗作为求解域的热源，得到永磁电机稳态温度场；

根据所述永磁电机稳态温度场，分别计算出在基波电流对转子无护套、带分段护套的永磁电机作用下，所述永磁电机各部件的温度，根据所述永磁电机各部件的温度，计算出所述永磁电机各部件的热传导比，包括：

当考虑转子表面分段护套引起的涡流损耗后，所述永磁电机内各部件的温度都升高，永磁体的温度变化最明显，则有：

所述转子表面的分段护套产生的损耗造成的热量一方面通过所述定子绕组和机壳向外传递，使所述定子绕组的温度和所述定子齿的温度升高，另一方面损耗造成的热量通过气隙向所述转子传递，使所述转子永磁体温度升高；

基于转子分段护套引起的涡流损耗对永磁电机定子和转子温度分布的影响，将在基波作用下且不考虑所述转子表面分段护套涡流损耗时所述永磁电机某一部件的最高温度定义为基值，则该部件在其它工况时的最高温度与其基值之比为热传导比，计算公式为：

式中，T^Δ为在某工况下电机部件的最高温度，T^*为电机部件的基值，K为电机部件的热传导比，是无量纲单位。

2.根据权利要求1所述的基于永磁电机转子分段护套涡流损耗的热传递比计算方法，其特征在于，所述的对永磁电机建立矢量控制系统进行矢量控制，包括：

所述永磁电机包括：机壳、定子铁芯、定子绕组、永磁体、转子护套、转子铁芯和转轴；所述机壳位于所述定子铁芯的外表面，所述定子铁芯与所述定子绕组连接，所述定子绕组均匀分布于所述转子铁芯的圆周，所述转子护套包覆于所述永磁体和所述转子铁芯外层，所述永磁体包覆于所述转子铁芯外层，所述转轴位于所述转子铁芯的内层；

所述转子护套采用轴向分段结构，用于阻断电流的轴向流动，减小所述转子护套上的涡流损耗；

对所述永磁电机建立的矢量控制系统，包括：定子电流检测、转子位置检测PG、速度调节器、电流调节器、Park变换与逆变换、空间矢量脉宽调制SVPWM环节；

所述空间矢量脉宽调制SVPWM环节，以一定规律控制6个IGBT功率开关器件的通断，用于通过控制定子电流的幅值和相位来控制电机的转速和转矩，从而对永磁同步电机进行矢量控制。

3.根据权利要求1所述的基于永磁电机转子分段护套涡流损耗的热传递比计算方法，其特征在于，所述的对基于矢量控制的永磁电机，分别建立带分段护套和不带护套的场路耦合计算模型，计算出所述永磁电机各部件的损耗，包括：

分别建立所述永磁电机带分段护套和不带护套的基于矢量控制的场路耦合计算模型，根据所述场路耦合计算模型，求得所述永磁电机带分段护套和不带护套的电机各部件的损耗。