[发明专利]用于交流牵引电机温度场分析的定子绕组气隙建模方法

说明书

本发明公开了一种用于交流牵引电机温度场分析的定子绕组气隙建模方法，是通过按间距设定值改变定子绕组等效模型的气隙宽度，建立带有定子绕组气隙的交流牵引电机的三维有限元模型，根据不同气隙宽度的三维有限元模型经温度场分析得交流牵引电机的温度场分布图，根据温度场分布图中数据进行数值拟合，得定子绕组等效模型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某处对应的实际温度，计算当前交流牵引电机定子绕组建模所对应的最佳气隙宽度。与现有技术相比，采用本发明可建立交流牵引电机定子绕组气隙的准确模型，从而有效提高交流牵引电机有限元模型的准确性。

技术领域

本发明涉及交流牵引电机的温度场分析领域，具体涉及一种用于交流牵引电机温度场分析的定子绕组气隙建模方法。

背景技术

交流牵引电机因具有结构简单、运行可靠、坚固耐用、功率大、转速高等系列优点而在众多领域得到了日益广泛的应用。交流牵引电机运行时因各种损耗而使其内部温度上升，如果温升过高则会严重影响电机的使用寿命。因此，针对电机内部的温度场展开分析，以指导电机结构的优化设计，对于降低电机温升具有重要意义。

现有技术中，由于采用有限元法对交流牵引电机进行温度场分析时，能准确反映出电机内部各单元的温度分布情况，分析结果准确，因而获得了广泛应用。但采用有限元法对交流牵引电机进行温度场分析时，对模型的准确性要求高；如果完全按照电机的实际结构来建立其有限元模型，则存在模型复杂、建模时间长、计算工作量大、对计算机性能要求高等诸多问题，因而难以推广应用。因此，在实际采用有限元法对交流牵引电机进行温度场分析时，往往对电机模型进行适当简化，尤其是对于定子绕组中存在的气隙，由于绕组中各导线间及相关导线与定子槽壁间气隙的不规则，因而使得绕组气隙的建模变得十分困难，故在实际建模时往往将其忽略；如此处理虽然简化了模型，但影响了温度场分析的准确性。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种用于交流牵引电机温度场分析中原理简单、算法精度高、占用系统资源少的定子绕组气隙建模方法。

本发明提出的技术方案为：

本发明所提供的用于交流牵引电机温度场分析的定子绕组气隙建模方法，是通过按间距设定值改变定子绕组等效模型的气隙宽度，建立带有定子绕组气隙的交流牵引电机的三维有限元模型，根据不同气隙宽度的三维有限元模型经温度场分析得交流牵引电机的温度场分布图，根据温度场分布图中数据进行数值拟合，得定子绕组等效模型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某处对应的实际温度，计算当前交流牵引电机定子绕组建模所对应的最佳气隙宽度。

是通过按间距设定值改变定子绕组等效模型的气隙宽度，建立带有定子绕组气隙的交流牵引电机的三维有限元模型，经温度场分析得交流牵引电机的温度场分布图，求解不同气隙宽度下交流牵引电机的温度场分布，根据上述定子绕组等效模型的气隙宽度与其相应的温度数据进行数值拟合，得定子绕组等效模型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某处对应的实际温度，计算得与该实测温度对应的气隙宽度，该气隙宽度即作为当前交流牵引电机定子绕组建模所对应的最佳气隙宽度。

本发明所提供的用于交流牵引电机温度场分析的定子绕组气隙建模方法，包括以下步骤：

步骤1)根据交流牵引电机定子绕组的结构建立定子绕组等效模型；

步骤2)根据步骤1所得定子绕组等效模型确定该模型与定子铁芯槽壁及槽楔间隔离层的结构与宽度；

步骤3)根据步骤2所得隔离层的结构与宽度确定隔离层中对应绝缘层与气隙的结构与初始宽度，再根据电机其余部件的结构参数，建立交流牵引电机的三维有限元模型；

步骤4)根据步骤3所得交流牵引电机的三维有限元模型进行温度场分析，得到交流牵引电机的温度场分布图，并选取定子绕组等效模型表面某处的温度作为待测值；