(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 202210910872.6 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 徐永向　刘成思　邹继斌　 (74)专利代理 机构 哈尔滨龙 科专利代理有限公 司 23206 专利代理师 李智慧 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 适用于双三相电机健康和故障工况的温升 计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于双三相电机健康 和故障工 况的温升计算方法， 所述方法通过若干 个工况的温升计算， 确定了电机定子铁心损耗、 永磁体涡流损耗 以及每相电流和电机各部位温 升之间的关系， 从而建立了由电机损耗到电机温 升的模型。 该模 型即为同时适用于双三相永磁同 步电机健康状态和单相断路状态的温升计算模 型。 相比于现有的温升计算模型， 该模型从温升 计算的热源和温升入手， 建立热源和各部位温升 之间的低阶传递函数， 具有较高的计算效率， 无 需重复建模， 能够适用于电机的健康工况和单相 断路故障工况。 本发明的温升计算方法在保证精 度的基础上， 使用低阶传递函数矩阵代替了复杂 的温度场有限元过程， 因此具有较快的计算速 度。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 115270570 A 2022.11.01 CN 115270570 A 1.一种适用于双三相电机健康和故障工况的温升计算方法， 其特征在于所述方法包括 如下步骤： 步骤一、 建立双三相永磁同步电机的温升有限元计算模型， 对温升有限元计算模型分 别单独施加电机的定子铁心损耗Pcore、 永磁体涡流损耗Peddy以及1相的绕组铜损Pcoil1， 进行 三次电机温升计算； 步骤二、 提取所关注的电机部位的温升曲线Tmag、 Tcoils、 Tshell， 以Pcore、 Peddy、 Pcoil1作为输 入信号， 以Tmag、 Tcoils、 Tshell作为输出信号， 构造表征温升与损耗之间关系的传递 函数G(s)； 步骤三、 根据电机定子铁心结构的周期性以及绕组分布的对称性和周期性， 1相的绕组 铜损Pcoil1对第J相绕组所处的区域的温升的传递 函数表示 为G(s)1‑J： G(s)1‑J＝G(s)2‑(J+1)＝G(s)3‑(J+2)＝G(s)4‑(J+3)＝G(s)5‑(J+4)＝G(s)6‑(J+5) ＝G(s)J‑1＝G(s)(J+1)‑2＝G(s)(J+2)‑3＝G(s)(J+3)‑4＝G(s)(J+4)‑5＝G(s)(J+5)‑6； 步骤四、 当双三相电机正常工作时， 6相绕组均工作， 对于第2相绕组所处的区域， 6相绕 组的铜损均会造成相应的温升， 且 满足叠加原理， 即为： 根据上述分析， 结合电机定子结构的周期性以及绕组分布的对称性和周期性， 上式变 换为： 步骤五、 将整个电机按照6相绕组均分成6个区域， 则有： 根据电机 定子结构的周期性以及绕组分布的对称性和周期性， 上式变换为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270570 A 2步骤六、 当双三相电机正常运行时， 若要计算 绕组k所在区域 内某点温升， k∈[1,6]， 则 由铜损造成的温升为： 铁心损耗造成的温升为： TcoilK‑Pcore＝G(s)coilK‑PcorePcore； 转子永磁 体涡流损耗造成的温升为： TcoilK‑Peddy＝G(s)coilK‑PeddyPeddy； 上述不同损耗所造成的温升满足叠加原理， 最终总的温升为： TcoilK＝TcoilK‑Pcoils+TcoilK‑Pcore+TcoilK‑Peddy； 步骤七、 当双三相电机断路一相运行时， 其内部散热途径未改变， 故表征散热过程的传 递函数矩阵不变， 仅有 热源发生变化， 断路的一相 铜损为0， 此时若要计算绕组k所在区域内 的某点温升， 则由铜损造成的温升为： 铁心损耗造成的温升为： TcoilK‑Pcore＝G(s)coilK‑PcorePcore。 转子永磁 体涡流损耗造成的温升为： TcoilK‑Peddy＝G(s)coilK‑PeddyPeddy 上述不同损耗所造成的温升满足叠加原理， 最终k相总的温升为： TcoilK＝TcoilK‑Pcoils+TcoilK‑Pcore+TcoilK‑Peddy。 2.根据权利要求1所述的适用于双三相电机健康和故障工况的温升计算方法， 其特征 在于所述 步骤二中， 传递 函数G(s)的具体构造方法如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270570 A 3