一种温度场‑热路直接耦合的电机热分析方法

摘要

本发明公开了一种温度场与热路直接耦合的电机热分析方法，对电机的部分部件采用有限元法进行建模，并对其它部件采用热路法进行建模。温度场和热路之间通过等效温度边界和等效对流边界联系起来。求解时将热路部分看成由一维有限元单元组成，两种连接的边界被看成是两种边界单元。最后将一维有限元单元和边界单元对应的单元刚度矩阵、单元载荷矩阵以及单元质量矩阵等分别叠加到整体刚度矩阵、整体载荷矩阵和整体质量矩阵中，并通过求解整体线性方程组的方法同时求出温度场和热路中的温度分布。该方法结合了有限元法和热路法在电机热分析中的优点，既可以保证足够的计算精度，又可以显著提高计算速度。

主权项

一种温度场‑热路直接耦合的电机热分析方法，其特征在于，包括如下步骤：1)，对需要进行温升计算的电机进行分析，选定需要采用有限元法建模的区域和热路法建模的区域，以及连接两种区域的等效对流边界和等效温度边界；对有限元建模的区域进行几何建模、设定参数和网格剖分；对热路建模的区域根据经验公式建立热路模型，并计算每个热阻、热容和热源的数值；2)，将每个热路模型中的单元转化成一维有限元单元；3)，确定包含等效对流边界和等效温度边界的导热微分方程的弱解形式；4)，构建等效对流边界对应的边界单元；5)，构建等效温度边界对应的边界单元；6)，将体单元、边界单元以和一维有限元单元的单元矩阵叠加到整体刚度矩阵、整体质量矩阵和整体载荷矩阵中去，求解整体方程组，同时得出热路区域和有限元区域的温度分布。