(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211078032.4 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230011 安徽省合肥市屯溪路193号 (72)发明人 赵吉文　王金柱　 (74)专利代理 机构 北京众泽信达知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11701 专利代理师 周振 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种永磁同步直线电机动子热网络建模方 法 (57)摘要 本发明适用于电气电感技术领域， 提供了一 种永磁同步直线电机动子热网络建模 方法， 所述 方法包括以下步骤： 标定电机动子各组成部分的 尺寸与材料， 以及自然对流系数和各组成部分的 导热系数； 根据所述电机动子中线圈的不同边界 条件建立两个不同的等效热网络模 型； 计算其中 一个等效热网络模型中热源的总发热量； 根据不 同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上 述其中一个等效热网络模型中各节点的等效热 阻值； 根据电机动子中冷却结构的特性输出冷却 结构中介质最终的平均温度； 进而确定各节点的 温升； 本发 明根据电机动子中不同线圈边界条件 的不同， 建立了两个等效热网络模型， 来计算各 线圈的温度和各节点的温升， 能够真实反映电机 运行的温度。 权利要求书2页 说明书10页 附图7页 CN 115374645 A 2022.11.22 CN 115374645 A 1.一种永磁同步 直线电机动子热网络建模方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 标定电机动子各组成部分的尺寸与材料， 以及自然对流系数和各组成部分的导热系 数； 基于对称性原 理简化电机动子的结构， 并根据所述电机动子 中线圈的不同边界条件建 立两个不同的等效热网络模型； 计算其中一个等效热网络模型中热源的总发热量； 根据不同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上述其中一个等效热网络模型中 各节点的等效热阻值； 根据电机动子 中冷却结构的特性构建迭代模型， 所述热源的总发热量作为能量守恒的 约束条件， 将冷却结构制冷前后的介质温度输入迭代模型， 根据能量守恒利用迭代法输出 冷却结构中介质最终的平均温度； 根据所述介质最终的平均温度、 各节点的等效热阻值以及环境温度确定各节点的温 升； 按照上述 步骤计算 其余等效热网络模型中热源的温升 。 2.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 所述方 法还包括： 在建立 等效热网络模型时， 忽略电机动子纵向以及线圈之间的热传导。 3.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 当冷却 结构设置为双水道结构时， 将电机动子的线圈与双水道结构的水冷板按照相同剖分方式进 行划分。 4.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 当冷却 结构设置为单水道结构时， 将电机动子的线圈与单水道结构的水冷板按照相同剖分方式进 行划分。 5.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 当冷却 结构设置为 非水冷结构时， 将电机动子的线圈与非水冷结构的换热面按照相同剖分方式进 行划分。 6.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 所述的 不同边界条件， 具体包括： 第一边界条件： 电机动子的侧边与空气接触； 第二边界条件： 电机动子的侧边 不与空气接触。 7.根据权利要求3所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 通过所 述的迭代模型计算 最终的平均温度， 具体包括： 设定双水道结构的水道入口、 出口温度， 及水道与水流接触的壁 面温度， 并代入下式： 计算双水道平均温度Pa； 其中， Tw指水道与 流体接触的壁面温度， Tf指空气的温度， ρ、 c、 u、 d分别是水的密度、 比热容、 水流速及水道的直径， Tout与Tin指水道的出口与入口温度， h是 对流换热系数， A是 换热面积； 若Pa≈pcu成立， pcu表示热源的总发热量， 则确定最终的双水道结构的水道入口、 出口温 度；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374645 A 2若Pa≈pcu不成立， 则修改设定的双水道结构的水道入 口、 出口温度， 及水道壁面温度， 重新计算双水道 平均温度Pa， 直至Pa≈pcu成立。 8.根据权利要求7所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 所述的 对流换热系数h， 满足： 其中Nu是努塞尔数， Re是雷诺数， Pr是普朗特数， l是水道 长度， d是水道直径， ηf是水道中 流体平均温度下的动力黏度， ηw是流体在水道壁面温度下的动力黏度； νf是流体粘性系数， λ 是流体导热系数。 9.根据权利要求7或8所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法， 其特征在于， 所 述的等效热网络模型中热源的总发热量， 满足： pcu＝∑I2R， 其中， I是有效相电流， R是电机动子的线圈电阻。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374645 A 3