基于保角映射与热网络法的伺服电机瞬态温升分析OA

【目的】针对传统热网络法(LPTN)难以表征绕组绝缘层与浸渍漆之间温度梯度的问题,本文提出一种耦合保角映射法与LPTN解析绕组等效导热系数的瞬态温升计算方法。【方法】首先,以一台10 kW表贴式永磁同步电机为研究对象,利用保角映射法将铜导体的圆弧形等温边界变换为直线边界,从而将绕组内部复杂的非均匀热场映射为平板热场,解析求解绕组的等效导热系数。然后,基于得到的绕组等效传导热阻构建等效热网络模型,并考虑绕组电阻率随温度变化的影响迭代更新铜耗。最后,通过有限元分析(FEA)与温升试验对比,验证了解析模型的可靠性。【结果】仿真和试验结果表明,绕组温升的LPTN与FEA的误差为1.94%,证明了热网络模型在预测绕组热特性方面具有较高的计算精度。机壳温升的LPTN与FEA及试验的误差分别为3.20%和6.56%,进一步验证了所提模型的有效性。【结论】本文提出的基于保角映射法的绕组均匀化等效建模方法,在保证计算效率的同时能有效反映绕组的热特性,可推广至其他电机的热分析。此外,针对定子内外径比影响电机瞬态温升的分析表明,通过合理调配铜耗与铁耗的占比,可有效抑制电机的瞬态温升。