[发明专利]一种高速电机定子绕组线径与并绕根数的快速优化方法

权利要求书

1.一种高速电机定子绕组线径与并绕根数的快速优化方法，其特征在于：所述快速优化方法包括如下步骤：

Step1：有限元建模，将定子槽按径向分为10～20层，使用有限元法计算定子槽内每层的磁密数据；

Step2：在计算程序中输入电机基本参数和槽内磁密曲线；

Step3：设置线径和并绕根数的寻优区间及步长；

Step4：求取寻优区间内槽满率；

Step5：计算如上方案的定子绕组直流损耗、涡流损耗以及交流损耗；

Step6：取定子绕组交流损耗最小的方案作为寻优初方案；

Step7：在寻优初方案的基础上，选择2～4组相近的线规和2～4组相近的并绕根数，生成槽满率满足要求的候选方案；

Step8：使用有限元法分别计算上述方案的定子绕组直流损耗、涡流损耗以及交流损耗；

Stpe9：使用热网络法计算上述方案的定转子温升；

Step10：选择定子绕组交流损耗和定转子温升最低的方案作为定子绕组线径与并绕根数的组合方案。

2.根据权利要求1所述的一种高速电机定子绕组线径与并绕根数的快速优化方法，其特征在于：在Step4中，槽满率的计算公式如下所示：

其中，α为定子槽满率；d_wire为漆包线外径；A_n为定子有效槽面积，a为定子绕组并绕根数；N为每槽导体数。

3.根据权利要求1所述的一种高速电机定子绕组线径与并绕根数的快速优化方法，其特征在于：在Step5中，定子绕组直流损耗、涡流损耗以及交流损耗的计算公式如下所示：

P_ac＝P_dc+P_eddy；

其中，P_dc为定子绕组直流损耗，P_eddy为定子绕组涡流损耗，P_ac为定子绕组交流损耗，N为每槽导体数，a为定子绕组并绕根数，l为槽内导体有效长度，l_turn为导体整匝长度，ρ为导体电阻率，h为槽等效高度，p为电机极对数，N_rpm为电机转速，ω为导体内电流角频率，d为导体直径，B_i为槽内第i层的磁场密度，n为导体分布层数，d_gap为槽内导体间间隙，R_dc为定子绕组直流相电阻，I_rms为定子绕组相电流有效值，b为并联支路数，d_wire为漆包线外径。

4.根据权利要求1所述的一种高速电机定子绕组线径与并绕根数的快速优化方法，其特征在于：在Step3中，线径的寻优区间和步长分别设置为0.3～1.5mm和0.01～0.1mm，并绕根数的寻优区间和步长分别设置为1～50和1。