三维空间热路模型及其在电动机温度场计算中的应用

可 归纳 为 以下几 个方 面 ：
（ １ ）复杂 电动 机 运行 系 统 的 温 度 场计 算 与分 析 。三 维热 路 模 型 运 用 灵 活 ， 针 对 复 杂 的 电动 机
［ ２］ 姚 望 ， 韩雪岩 ， 唐任远． 车用 永 磁 同步 电机 热 计 算 的
分析与研究 ［ ｃ ］ ∥２ ０ １ ２中 国 ・ 西 安 微 特 电机 及 永
用上 ， 而高 精 度 的三 维 立 方 体 和扇 体 热 路 单 元 的 运 用还 较少 见 。尽管 近 年来 有 限元 数 值 解 法 在 温
度 场计 算 中 的 运用 越来 越 成 熟 ， 但 仍 然 无 法 对 电 动 机进 行全 域 温度 分析 求解 。对 于 电动 机 这 样 一
ｃ ｏ ｏｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｍｏｔ ｏ ｒ ；ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ；３ Ｄ ｓ ｐａ ｃ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ；ｍａ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ
作 者 简 介 ：田井 呈 （ １ ９ ９ ０ 一 ） ， 男， 硕士生 ， 主 要 研 究 方 向为 电机 设 计 及 其 多物 理 场 仿 真 ， Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ５ ２ ６ ８ ３ ７ １ １ ９ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ
２ ０ １ ５ 年第 ６ 期
田井 呈 ， 等 ：三 维空 间热路 模 型及其 在 电动机 温度 场计 算 中的应 用
体 和 扇体 热路 模 型 的 发 展来 看 ， 空 间热 路 法 的 等
效 程 度在逐 渐 提 高 ， 其 模 型 也 经 过 多 次 检 验 和 修
正 。但 在 电动 机 温 度 场 计 算 中 ， 大 多 还 集 中 在 对
立 方体 Ｔ型热 路单 元 以及 空心 圆筒 热路 单元 的应
路 法 发展 的必 然趋 势 。 （ ３ ）在 电动 机 实 时 温 度 检 测 系 统 中 的应 用 。 电动机 是一 个 多物 理场 相互 耦 合 的系 统 ， 集 电磁 、
最后， 结 合 热 路模 型在 电 机 温度 场 计 算 中 的运 用
情况 ， 探 讨 了热路 模 型未来 的发展 趋 势 ， 对 电动机
的温度场 计算 及其 散 热系 统 的设 计具 有 一 定 的借
鉴 意义和 参考 价值 。
参 考文 献 ：
［１ ］ 覃新 川 Ｉ ， 文宏刚， 陆凌 啸． 电机 散 热计算 方法 探讨 Ｅ ｃ ］ ∥２ ０ １ １中 国 电工 技 术 学 会 学 术 年 会 论 文 集 ． 北
３ ４ ３
３ ． ３ 空 间 热 路 法 的 发 展 趋 势
从 Ｔ型 热路 模 型 、 空 心 圆筒 热 路 模 型 到 立 方
４ 结 语
针对 电动机 温 度 场 的分 析 和计 算 问题 ， 本 文 运 用三 维空 间等 效 热 路 模 型 ， 详 细 阐述 了热 路 法 的基 本原 理 ， 总结 了立 方体 Ｔ 型热路 、 空 心 圆筒双 Ｔ 型热 路 、 三 维 立 方 体 和 扇 体 热 路 的数 学 模 型 。
［ ４］ 王红 宇 ， 苏鹏声 ， 王祥珩． 采 用 热 路 方 法 和 三 维 有 限
元 方 法 计 算 三 峡 水 轮 发 电 机 三 维 热 网 络 热 阻 参 数
的研究Ｅ Ｊ ］ ． 大 电机技术 ， ２ 来自百度文库 ０ ７ （ １ ） ：１ １ — １ ８ ．
［ ５］ 鲍 晓华 ， 盛海 军 ， 单 丽， 等． 高 压 湿 式 潜 水 电机 转 子 三维温度场分析［ Ｊ ］ ． 大 电机 技 术 ， ２ ０ １ ３ （ １ ） ：１ １ － １ ４ ．
磁电机技术创 新与发展论坛． 西 安 ：中 国 电工 技 术
学会 ， 中国电器工业协会 ， 西 安 自动化 学会 ， ２ ０ １ ２ ．
系 统将具 有 很好 的适 应性 ， 如高 压 大 电 动机 、 潜 水
电动机 、 空气 压缩 机 电动 机 等 ， 这 些 电动 机 或 功率 大、 绝缘要 求 高 ， 或运 行环 境 复 杂 、 安装 空 间受 限 ，
３ Ｄ ｃ ｕ ｂ ｏ ｉ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｃ ｓ ｅ ｇ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｉ ｎ Ｃ Ｏ ｎ ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
双 Ｔ型 、 三 维立 方 体 和扇 体 热 路 的数 学模 型 。结合 热 路模 型在 电动机 温度 场 计 算 中的 应 用 ， 探 讨 了其 未 来 的发 展 趋 势 ， 对 电动机 温度 场 的计 算 及 其 散 热 系统 的 设 计 具 有 一 定 的借 鉴 意 义和 参 考
价值 。
热 源 和 热 阻 被 少 量 的 集 中热 源 和 等 值 热 阻 所 代
替， 并 假定 两者 不取 决于 热 流 的大小 ， 通 过 绘 制 电
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ９ — ２ ５
基 金 项 目：上 海 市 教 育 委 员 会 科 研 创 新 项 目资 助 （ １ ３ Ｚ Ｚ １ ４ ２ ）
［ ６］ 胡田， 唐 任远 ， 李岩． 空一 空 冷 中 型 异 步 电 机 流 体 场 与温度场计算及 分析 Ｅ Ｊ ］ ． 电气 工程 学报 ， ２ ０ １ ５ ， １ ０
（ ７ ） ：１ ｌ － １ ７ ．
计算 ， 但较 为 耗 时 和 不 便 ， 故 开 发 出精 度 更 高 、 使 用 更 为灵 活 的 大 型 空 间 热 路 分 析 软 件 ， 是 三 维 热
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕｉ ｔ ｍｏ ｄｅ ｌ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｓ，ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎｔ ｔ ｅ ｎ ｄｅ ｎｃ ｙ ｉ ｓ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｅ ｄ．Ｔｈｉ ｓ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｄｅ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｏ ｔ ｏｒ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ
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第 １ ８卷 第 ６期
２０ １ ５拒
上 海 电 机 学 院 学 报
Ｊ ＯｕＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ Ｈ ＡＮＧＨ ＡＩ ＤＩ ＡＮＪ Ｉ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｖｏ １ ． １ ８ Ｎｏ ． ６ ２ Ｏ１ ５
文 章编 号
２ ０ ９ ５ — ０ ０ ２ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６ — ０ ３ ３ ７ — ０ ８
较 为严苛 的 要 求 ， 但 目前 针 对 这 些 电 动 机 的 热 场 分析 ， 三 维热 路法 的应 用研 究还 未 见发 表 。 （ ２ ）基 于 三 维 热 路 法 的 大 型 商 用 软 件 的 开 发 。 目前 ， 基 于 空 间 热 路 模 型 的 电动 机 温 度 场 计 算 软 件较 为成 型 的只 有 Ｍｏ ｔ ｏ ｒ — Ｃ ＡＤ， 且主要集 中 于普 通 中 、 小 型 电动机 的温度 场 分 析 ， 虽然 也 可 以 根 据 热路 的数 学模 型利 用 其他 编 程 软件 进 行 编 程
关 键词 ：电动 机 ；温度场 ；三维 空 间等效 热路模 型 ； 数 学模 型
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｍ ３ ０ １ ． ４ １ 文 献标 志码 ： Ａ
３ Ｄ Ｓｐａ ｃ ｅ Ｔｈ ｅ ｒ ｍ ａｌ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｉ ｎ Ｃａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏｆ Ｍｏｔ ｏｒ Ｔｅ ｍ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ Ｆ ｉ ｅｌ ｄ
ｍ０ ｄｅ １
电动机 温 度 场 的计 算 方 法 主 要 有 热 参 数 法 、
象 的温升 之和 。等效 热路 法 假设 研 究对 象 中真 实
等 效热 路法 、 计算 机 数 值解 法口 。其 中 ， 热参 数 法
是 采用 叠加 原理 计算 各 热源 单 独存 在 时 被 研究 对
［ ３］ 陈志刚． 等 效 热 网络 法 和有 限 元 法 在 电 机 三 维 温 度
场 计 算 中 的应 用 与 比 较 ［ Ｊ ］ ． 中 小 型 电机 ， １ ９ ９ ５ ， ２ ２
（ １ ） ：３ － ６， ３ ５ ．
对其 温度 场 的 分 析 计 算 、 散 热 系 统 的设 计 提 出 了
三 维 空 间热 路模 型 及 其 在 电动机 温 度 场 计 算 中的应 用
田 井呈 ， 王 飞宇 ， 卓克琼 ， 赵 朝 会
（ 上 海 电机 学 院 电气 学 院 ，上 海 ２ ０ １ ３ ０ ６ ）
摘 要 ：基 于 等 效热 路 模 型 的 温度 场 计 算 方 法研 究 受到 了广 泛 的 关注 ， 针 对 运 用 于 电动机 温 度 场计 算 的 三 维 空 间等 效 热路 模 型 ， 阐述 了热路 模 型 的基 本 原 理 ， 总 结 了立 方 体 Ｔ 型 、 空 心 圆筒
京 ：中 国 电 工 技 术 学 会 ， ２ ０ １ １ ：６ ７ ８ — ６ ８ １ ．
个 复杂 的系 统而 说 ， 合 理 地选 用 相 应 的 热路 单 元 ，
在 一定 的等效 条 件 下 ， 三 维 空 间热 路 法 的运 用 将
具 有更 大 的优 势 ， 可 作 为 电 动 机 全 域 温 度 场 分 析 与 计算 的有 力途 径 。未来 对 于 空 间热 路 法 的 发展