[发明专利]电机物理场的仿真处理方法及装置

说明书

本发明公开了一种电机物理场的仿真处理方法及装置。其中，该方法包括：对电机的电磁场进行仿真，得到网格单元内损耗密度参数，其中，网格单元为对电机的有限元模型进行网格划分后得到的单元；将损耗密度参数通过第一数据传递矩阵传递到电机的温度场，得到网格单元内的温度分布；若温度场的温度分布满足预定误差范围，并且温度场的计算周期大于预定数值，则确定温度场到达稳定状态，结束电机的电磁场与温度场之间的仿真计算流程。本发明解决了相关技术中计算电机性能时，对于电机在运行所处的物理场耦合环境下不同场间进行仿真均是跨平台完成的，导致对电机运行所在的场间仿真计算比较困难的技术问题。

技术领域

本发明涉及计算机仿真技术领域，具体而言，涉及一种电机物理场的仿真处理方法及装置。

背景技术

针对能源短缺，环境污染和全球气候变暖等问题，对高效率、低成本的电机需求持续增加。在电机设计阶段，不仅需要电机电磁性能的计算，还需要准确计算电机工作时的温升，以避免绕组超过绝缘温度造成短路故障或者永磁体温度过高发生退磁。电机在运行时处于电磁场、温度场等多物理场耦合环境下，而不同场之间的相互影响呈现双向、高度非线性等特征。目前，电机电磁场-温度场耦合分析应用最多的是不同仿真应用程序计算，如电磁计算利用成熟的商用软件Maxwell或Jmag而温度场应用最多的是CFD，并通过接口互相传递不同场间的数据达到耦合的目的，这种方法跨平台计算，复杂度高，并且对于使用者来说至少需要熟练掌握两种仿真软件。另外，有些电机电磁场-温度场耦合分析是基于二维电磁场和等效热网络模型进行计算的，但此方法只能考虑电机各个部件的平均温度，不能确定最高温度点的位置。对于耦合迭代过程，目前大都是采用瞬态电磁场和稳态温度场迭代耦合，即首先给定初始温度通过电磁仿真计算得到电磁损耗及机械损耗，通过数据文件将其传递到温度场计算稳态温度，判断得到的温度和电磁场给定温度的误差，如果误差较大改变电磁场的初始温度继续计算，如果误差在一定范围内结束计算，但是这种方法不能准确给出电机运行时的真实状况。

针对上述相关技术中计算电机性能时，对于电机在运行所处的物理场耦合环境下不同场间进行仿真均是跨平台完成的，导致对电机运行所在的场间仿真计算比较困难的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种电机物理场的仿真处理方法及装置，以至少解决相关技术中计算电机性能时，对于电机在运行所处的物理场耦合环境下不同场间进行仿真均是跨平台完成的，导致对电机运行所在的场间仿真计算比较困难的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种电机物理场的仿真处理方法，包括：对电机的电磁场进行仿真，得到网格单元内损耗密度参数，其中，所述网格单元为对所述电机的有限元模型进行网格划分后得到的单元；将所述损耗密度参数通过第一数据传递矩阵传递到所述电机的温度场，得到所述网格单元内的温度分布；若所述温度场的温度分布满足预定误差范围，并且所述温度场的计算周期大于预定数值，则确定所述温度场到达稳定状态，结束所述电机的电磁场与温度场之间的仿真计算流程。

可选地，在对电机的电磁场进行仿真之前，该电机物理场的仿真处理方法还包括：生成所述电机对应的电机有限元模型；确定所述电机的特征参数，并基于所述特征参数分析得到所述电机的电磁场以及温度场有限元计算所需的最小单元，其中，所述最小单元为所述电机有限元模型的一部分。

可选地，基于所述特征参数分析得到所述电机的电磁场以及温度场有限元计算所需的最小单元，包括：确定所述电机的定子模块的第一数量值和所述电机的转子模块的第二数量值；将所述第一数量值和所述第二数量值的最大公约数确定为所述电磁场的最小单元；将所述第一数量值的倒数以及所述第二数量值确定为所述温度场的最小单元。

可选地，在对电机的电磁场进行仿真之前，该电机物理场的仿真处理方法还包括：获取所述电磁场的周期边界条件以及所述温度场的对称边界条件；基于所述周期边界条件以及所述对称边界条件得到所述电机的有限元计算程序。