[发明专利]一种容错永磁电机在匝间短路故障下的快速温度计算方法

权利要求书

1.一种容错永磁电机在匝间短路故障下的快速温度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据匝间短路的等效电路以及二维有限元电磁分析模型仿真，得到匝间短路电流关于温度以及短路匝数的解析计算公式；

步骤2，通过二维电磁分析以及匝间短路电流计算公式，得到电机在匝间短路故障下的不对称损耗分布；

步骤3，通过对损耗分布及转子材料物理参数的分析，将整个转子用一个温度均匀分布的等效节点代替，等效后的各项物理参数由面积加权法计算得到；

步骤4，通过分析电机在不对称损耗分布下的热流路径以及各节点间热阻值的大小，确定定子上温度梯度较小的部位，同样用一个温度均匀分布的等效节点代替；

步骤5，等效处理后，对电机整体进行热阻网络建模，节点间的热阻值可由传热学相关理论推导得出，利用热阻网络法求解电机温度场。其中，短路匝损耗利用解析公式计算得出，且每秒更新一次，在考虑短路电流随温度变化的前提下计算电机的瞬态温升。

2.根据权利要求1所述的一种容错永磁电机在匝间短路故障下的快速温度计算方法，其特征在于，由于所分析的容错电机为集中绕组，端部绕组长度较短，各相绕组之间互感很小，可以忽略；因此，所述步骤1中的匝间短路电流计算公式为：

其中，I_f为短路电流，N_f为短路匝数，R_f为短路匝单匝电阻，ωL_f为短路匝单匝感抗，E_f为单匝内的反电势，k为短路匝之间的耦合系数。

3.根据权利要求2所述的一种容错永磁电机在匝间短路故障下的快速温度计算方法，其特征在于，所述步骤1二维有限元电磁分析模型，假设每匝绕组都为一根扁平的长导体，对每根导体进行单独建模，从槽底开始依次平铺在槽内，且短路匝全部位于槽口处；先假设槽口处1匝为短路匝，仿真得出短路电流有效值，并依次得到2匝短路和3匝短路对应的短路电流有效值，每匝的电阻R_f由铜的电阻率以及线径和长度计算得出，基于以上数据可联立方程组得出ωL_f、E_f、和k的具体数值。

4.根据权利要求2所述的一种容错永磁电机在匝间短路故障下的快速温度计算方法，其特征在于，所述步骤1中还包括，短路匝电阻R_f与温度T之间的关系可表示为：

R_f＝R₀[1+α(T_f-T₀)]

其中，R₀为室温下短路匝的电阻，T₀为室温，T_f为短路匝的实时温度，α为铜的温度系数，其值为0.00393/℃；

将上式代入匝间短路电流的计算公式中，可得到不同短路匝数以及不同温度下的短路电流，可随机设置短路匝数以及温度，将解析计算公式得出的结果和二维电磁仿真得出的结果进行对比，可以验证解析计算公式的准确性。