CN112182869A - 电机绕组等效模型及建立方法、电机温度场分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机绕组等效模型及建立方法、电机温度场分析方法，电机绕组等效模型的建立方法包括：将电机槽内绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型；根据热流方向将长方体模型拆分若干T型等效热网络模型；结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数以及长方体模型中各材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个热流方向的等效导热系数；利用等效导热系数计算在热流方向上每个T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻。该建立方法中既考虑材料的导热系数又考虑传热路径，同时考虑绕组内空气气隙的影响，解决了绕组建模较为困难、计算量大等缺点，减少了绕组模型的复杂度。

Description

电机绕组等效模型及建立方法、电机温度场分析方法

技术领域

本发明属于新能源电动汽车领域，具体涉及一种电机绕组等效模型及建立方法、电机温度场分析方法。

背景技术

在设计新能源电动汽车车用电动机时，总是希望尽可能的在有限的体积下提高电动机连续工作状态的输出功率，即提高电机连续工作状态的功率密度。然而电动机连续工作状态的最大输出功率是由电机的逆变器功率和最大工作温度共同决定的，后者又叫电动机的绝缘等级。此外，当电机绕组温度每升高10度，电机的预期绝缘使用寿命就将减半。对于永磁同步电机，高温会减弱永磁体磁性甚至发生不可逆退磁。因此为了保证电机安全运行并尽可能提高电机连续工作状态的功率密度，在电机设计阶段，电机温升计算具有重要的意义。

在电机温度场分析中，通常绕组是电机中最热的部件，因此准确计算绕组温度至关重要。然而电机绕组结构较为复杂，电机槽内绕组除了由导体组成，上面还附有各种绝缘材料，如导体绝缘漆、浸渍漆，空气隙等，对其进行实体建模会花费大量的时间和精力，且建模困难不易建立精确的绕组分布模型，更重要是通过实体建模形成的模型计算时间较长。通常的做法是将复杂的电机绕组表示为等效的集总各向异性材料，并简化绕组热模型，此方法建模简单且计算量较小。

绕组等效模型一般会根据其结构特点对绕组进行等效假设。一种常见的处理方法将槽内绕组等效为间隔排列的导体层和绝缘层，将导体和绝缘材料均设计成“门”字型，且“门”字型壁面与槽壁面平行；该等效模型采用导体和绝缘材料相互交叉叠排列直至填满整个槽，可以有效预测槽内绕组从内至外存在温度梯度的问题，但必须满足两个条件：(1)电机槽内绕组和绝缘均匀分布，(2)电机槽内绝缘完全浸渍，槽内不存在空气腔；然而实际绕组模型很难满足这两个条件，在实际电机模型里，槽内的绕组是随机离散放置且一定程度上存在空气腔；此外，导体等效分层厚度和层数需要通过反复迭代确定，同时既要考虑与实际绕组尽量接近，又要考虑软件计算时剖分的可行性和便捷性，这也大大增加了建模的难度。另一种方法则是直接将导体和所有绝缘材料等效为一个整体，依据实验测试结果结合经验公式，将槽内绕组等效为径向导热系数为0.5-1.0W/(m.K)之间的材质均一的导热体，对于此模型需要依靠经验和实验不断进行热参数修正，而轴向导热系数通常直接等于导体的导热系数；然而这是一种单一化处理方法且操作较为简单，但是在电机热设计阶段，通过此模型得到的温升结果较不精确。

综上，在实际电机模型里，其槽内的绕组放置是随机离散的，对其进行实体建模较为困难且计算量大、计算精度低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电机绕组等效模型及建立方法、电机温度场分析方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种电机绕组等效模型的建立方法，包括步骤：

S1、将电机槽内绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型；

S2、根据所述长方体模型中的热流方向，将所述长方体模型拆分若干T型等效热网络模型，若干所述T型等效热网络模型之间通过所述长方体模型的平均温度节点连接；

S3、结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个所述热流方向的等效导热系数；

S4、利用所述等效导热系数计算在所述热流方向上每个所述T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻。

在本发明的一个实施例中，每个所述T型等效热网络模型包括位于第一端部节点、第二端部节点和所述平均温度节点，其中，

所述第一端部节点位于所述T型等效热网络模型第一方向的端部；

所述第二端部节点位于所述T型等效热网络模型第二方向的端部，且与所述第一端部节点位于同一直线；

所述平均温度节点位于所述T型等效热网络模型第三方向的端部，且所述第三方向垂直于所述第一方向或所述第二方向。

在本发明的一个实施例中，每个所述T型等效热网络模型的热流方向与所述长方体模型的表面垂直。

在本发明的一个实施例中，所述热流方向包括相互垂直的X方向、Y方向和Z方向，若干所述T型等效热网络模型的数量为3个，3个所述T型等效热网络模型的热流方向分别与所述X方向、所述Y方向和所述Z方向重合。

在本发明的一个实施例中，步骤S3包括：

S31、利用所述导体导热系数和所述绝缘材料导热系数计算包括导体和绝缘材料的第一等效导热系数k_w：

其中，k_c为导体导热系数，k_ci为绝缘材料导热系数，

ε为导体占导体和绝缘材料的体积比，r_c为导体半径，r_ci为绝缘材料厚度；

S32、利用所述浸渍材料导热系数、所述空气导热系数和浸渍质量参数计算浸渍材料等效导热系数k_ei：

k_ei＝f_ig*k_i+(1-f_ig)*k_a

其中，k_i为浸渍材料导热系数，k_a为空气导热系数，f_ig为浸渍质量参数，0≤f_ig≤1，f_ig＝0表示电机槽内没有浸渍材料，f_ig＝1表示电机槽内没有空气气隙；

S33、利用所述第一等效导热系数和所述浸渍材料等效导热系数计算绕组在所述X方向的等效导热系数k_ex和在所述Y方向的等效导热系数k_ey：

其中，υ_c为导体占据长方体模型的体积比，υ_ci为绝缘材料占据长方体模型的体积比，υ_c+υ_ci+υ_ei＝1，υ_ei为浸渍材料占据长方体模型的体积比，k_ei为浸渍材料等效导热系数；

S34、利用所述导体导热系数、所述绝缘材料导热系数和所述浸渍材料等效导热系数计算绕组在所述Z方向的等效导热系数k_ez：

k_ez＝υ_ck_c+υ_cik_ci+υ_eik_ei

其中，υ_c为导体占据长方体模型的体积比，υ_ci为绝缘材料占据长方体模型的体积比，υ_ei为浸渍材料占据长方体模型的体积比，k_c为导体导热系数，k_ci为绝缘材料导热系数，k_ei为浸渍材料等效导热系数。

在本发明的一个实施例中，步骤S4包括：

S41、利用所述X方向的等效导热系数k_ex计算绕组在所述X方向上的所述T型等效热网络模型的第一热阻R_X1、第二热阻R_X2和第三热阻R_X3：

其中，k_ex为X方向的等效导热系数，L_x为X方向上传热路径的长度，A_x为垂直于X方向的有效面积；

S42、利用所述Y方向的等效导热系数k_ey计算绕组在所述Y方向上的所述T型等效热网络模型的第一热阻R_Y1、第二热阻R_Y2和第三热阻R_Y3：

其中，k_ey为Y方向的等效导热系数，L_y为Y方向上传热路径的长度，A_y为垂直于Y方向的有效面积；

S43、利用所述Z方向的等效导热系数k_ez计算绕组在所述Z方向上的所述T型等效热网络模型的第一热阻R_Z1、第二热阻R_Z2和第三热阻R_Z3：

其中，k_ez为Z方向的等效导热系数，L_z为Z方向上传热路径的长度，A_z为垂直于Z方向的有效面积。

本发明的另一个实施例提供了一种电机绕组等效模型，由如上述实施例所述的电机绕组等效模型的建立方法建立得到。

本发明的再一个实施例提供了一种电机温度场分析方法，利用如上述实施例所述的电机绕组等效模型对电机温度场进行分析，包括步骤：

S1、将电机槽内绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型；

S2、根据所述长方体模型中的热流方向，将所述长方体模型拆分若干T型等效热网络模型，若干所述T型等效热网络模型之间通过所述长方体模型的平均温度节点连接；

S3、结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个所述热流方向的等效导热系数；

S4、利用所述等效导热系数计算在所述热流方向上每个所述T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻；

S5、利用若干所述T型等效热网络模型、所述第一热阻、所述第二热阻和所述第三热阻，形成集中参数三维热网络模型以对电机温度场进行分析计算。

在本发明的一个实施例中，步骤S5包括：

将绕组损耗和绕组热容施加到所述T型等效热网络模型中的所述平均温度节点，结合所述第一热阻、所述第二热阻和所述第三热阻，与电机其他部件的热网络模型组合，形成集中参数三维热网络模型，以对电机温度场进行分析计算。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的电机绕组等效模型的建立方法中，将长方体模型按照热流方向划分，并且结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数获取绕组在热流方向的等效导热系数，基于槽内绕组传热原理，既考虑材料的导热系数又考虑传热路径，同时考虑绕组内空气气隙的影响，有效解决了绕组建模较为困难、计算量大等缺点，减少了绕组模型的复杂度，使得绕组模型能够准确评估绕组的温度，既提高了绕组模型的精确性也节省了计算时间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电机绕组等效模型的建立方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电机槽内绕组的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种绕组等效长方体模型的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种单方向T型等效热网络模型的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种三维绕组T型等效热网络模型的示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电机温度场分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

在应用集总参数热网络法对电机进行温度场分析计算过程中，最关键的因素在于各个节点间热阻的计算，它直接关系到整个计算结果的准确性。然而，在实际电机模型里，其槽内的绕组放置是随机离散的，对其进行实体建模较为困难且计算量大。因此，为了减少绕组模型的复杂性，且准确评估绕组的温度，本实施例提供了一种电机绕组等效热模型的建立方法，请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种电机绕组等效模型的建立方法的流程示意图。该电机绕组等效模型的建立方法包括步骤：

S1、将电机绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种电机槽内绕组的结构示意图，该电机槽内绕组包括：绝缘材料1、导体2、浸渍材料3、槽绝缘5和槽楔6；其中，将槽内绕组中的绝缘材料1、导体2、浸渍材料3等效为一个整体，将该整体看作一个长方体模型4；长方体模型4中设置有随机离散分布的多个导体2，每个导体2的外周侧包围有绝缘材料1，多个导体2的空隙处填充有浸渍材料3；槽楔6连接于槽绝缘5的下方，为中空状。

S2、根据长方体模型中的热流方向，将长方体模型拆分若干T型等效热网络模型，若干T型等效热网络模型之间通过长方体模型的平均温度节点连接。

具体地，假设在长方体模型中，各个热量流动方向是相互独立的，并且不存在热流环向流动，因此，为了求解各个方向热传导方程，本实施例根据长方体模型中的热量流动方向，在每个热量流动方向上引入1个T型等效热网络模型，从而多个热流方向引入多个相互连接的、独立的T型等效热网络模型。例如，长方体模型中，热流方向为长方体的对角线方向，则沿长方体的对角线引入多个T型等效热网络模型；又如，热流方向与长方体模型的相应表面垂直，则引入的多个T型等效热网络模型的热流方向与长方体模型的相应表面垂直。优选地，在沿与长方体模型相应表面垂直的热流方向上引入T型等效热网络模型；若热流方向与长方体模型的相应表面不垂直时，将热流方向分解为与长方体模型相应表面垂直的方向，然后再引入T型等效热网络模型；也就是说，每个T型等效热网络模型的热流方向与长方体模型的表面垂直。

请参见图2和图3，图3为本发明实施例提供的一种绕组等效长方体模型的结构示意图，在该长方体模型中引入三维笛卡尔坐标系，假设热量沿着X、Y、Z三个方向流动且相互独立，并且不存在热流环向流动，即热流方向包括相互垂直的X方向、Y方向和Z方向，且X、Y、Z方向与长方体模型的表面平行，因此，沿X、Y、Z三个方向引入3个独立的T型等效热网络模型，每个T型等效热网络模型代表一个热流方向，即3个T型等效热网络模型的热流方向分别与X方向、Y方向和Z方向重合。

进一步地，由于多个T型等效热网络模型由长方体模型拆分得到，因此，多个T型等效热网络模型都具有代表长方体模型平均温度的平均温度节点，多个T型等效热网络模型之间通过平均温度节点进行连接，以代表整个长方体模型。

请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种单方向T型等效热网络模型的示意图。图4中，每个T型等效热网络模型均包括3个节点：位于第一方向的第一端部节点T₁、位于第二方向的第二端部节点T₂和位于第三方向的平均温度节点T；其中，第一方向与第二方向位于同一直线且方向相反，第三方向垂直于第一方向；第一端部节点T₁和第二端部节点T₂分别代表长方体模型中等效绕组表面温度，平均温度节点T代表长方体模型中等效绕组的平均温度。进一步地，一个热流方向的T型等效热网络模型中每个方向具有相应的热阻，即第一方向具有第一热阻R₁、第二方向具有第二热阻R₃、第三方向具有第三热阻R₃，这三个热阻的计算如下式所示：

其中，L为该热流方向上传热路径的长度，A为垂直于该热流方向的有效面积，k_e为绕组在该热流方向的等效导热系数。

进一步地，多个T型等效热网络模型之间通过平均温度节点T进行连接。请参见图5，图5为本发明实施例提供的一种三维绕组T型等效热网络模型的示意图。图5中三维绕组T型等效热网络模型是基于引入三维笛卡尔坐标系的长方体模型形成的，其包括3个T型等效热网络模型，3个T型等效热网络模型的热流方向分别与X方向、Y方向和Z方向重合，即包括第一T型等效热网络模型、第二T型等效热网络模型和第三T型等效热网络模型；其中，第一T型等效热网络模型包括沿X方向的第一端部节点T_X1、沿X方向的第二端部节点T_X2和平均温度节点T，以及与各个节点对应的第一热阻R_X1、第二热阻R_X2和第三热阻R_X3；第二T型等效热网络模型包括沿Y方向的第一端部节点T_Y1、沿Y方向的第二端部节点T_Y2和平均温度节点T，以及与各个节点对应的第一热阻R_Y1、第二热阻R_Y2和第三热阻R_Y3；第三T型等效热网络模型包括沿Z方向的第一端部节点T_Z1、沿Z方向的第二端部节点T_Z2和平均温度节点T，以及与各个节点对应的第一热阻R_Z1、第二热阻R_Z2和第三热阻R_Z3；该三维绕组T型等效热网络模型中，多个T型等效热网络模型之间通过平均温度节点T进行连接。

S3、结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个热流方向的等效导热系数。

具体地，以热流方向包括X方向、Y方向和Z方向为例，绕组在每个热流方向的等效导热系数的计算思路为：首先计算绕组在X方向和Y方向的等效导热系数，然后计算绕组在Z方向的等效导热系数。

其具体计算过程为：

S31、利用导体导热系数和绝缘材料导热系数计算第一等效导热系数k_w。

具体地，在计算绕组在X方向的等效导热系数k_ex和Y方向的等效导热系数k_ey时，首先计算在一个长方体模型内叠加的圆柱形导体和绝缘材料的第一等效导热系数k_w表示为：

其中，k_c为导体导热系数，k_ci为绝缘材料导热系数，ε为导体占导体和绝缘材料的体积比，r_c为导体半径，r_ci为绝缘材料厚度。

S32、利用浸渍材料导热系数、空气导热系数和浸渍质量参数计算浸渍材料等效导热系数k_ei。

具体地，在导体和绝缘材料的基础上引入浸渍材料，以计算包括导体、绝缘材料和浸渍材料的等效导热系数k_ex和k_ey。然而，在浸渍过程受工艺，材料特性(例如，浸渍材料的粘度)和时间等的影响，浸渍材料中会有气隙，因此引入浸渍质量参数f_ig(0≤f_ig≤1)来表示浸渍的好坏，f_ig＝0表示电机槽内没有浸渍材料都是空气，f_ig＝1表示电机槽内没有空气气隙都是浸渍材料。因此，浸渍材料等效导热系数k_ei可以表示为：

k_ei＝f_ig*k_i+(1-f_ig)*k_a

其中，k_i为浸渍材料导热系数，k_a为空气导热系数，f_ig为浸渍质量参数，0≤f_ig≤1，f_ig＝0表示电机槽内没有浸渍材料，f_ig＝1表示电机槽内没有空气气隙。

S33、利用第一等效导热系数和浸渍材料等效导热系数计算绕组在X方向的等效导热系数k_ex和Y方向的等效导热系数k_ey。

具体地，当引入浸渍材料后，绕组在X方向的等效导热系数k_ex和Y方向的等效导热系数k_ey同时包括导体、绝缘材料和浸渍材料，其表达式为：

其中，υ_c为导体占据长方体模型的体积比，υ_ci为绝缘材料占据长方体模型的体积比，k_ei为浸渍材料等效导热系数；

进一步地，在长方体模型中，导体、绝缘材料和浸渍材料体积比例之间的关系可表示为：

υ_c+υ_ci+υ_ei＝1，

其中，υ_ei为浸渍材料占据长方体模型的体积比。

S34、根据导体导热系数、绝缘材料导热系数和浸渍材料等效导热系数计算绕组在Z方向的等效导热系数k_ez：

k_ez＝υ_ck_c+υ_cik_ci+υ_eik_ei

其中，υ_c为导体占据长方体模型的体积比，υ_ci为绝缘材料占据长方体模型的体积比，υ_ei为浸渍材料占据长方体模型的体积比，k_c为导体导热系数，k_ci为绝缘材料导热系数，k_ei为浸渍材料等效导热系数。

S4、利用等效导热系数计算在热流方向上每个T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻。

S41、利用X方向的等效导热系数k_ex计算绕组在X方向上的T型等效热网络模型的第一热阻R_X1、第二热阻R_X2和第三热阻R_X3：

其中，k_ex为X方向的等效导热系数，L_x为X方向上传热路径的长度，A_x为垂直于X方向的有效面积；

S42、利用Y方向的等效导热系数k_ey计算绕组在Y方向上的T型等效热网络模型的第一热阻R_Y1、第二热阻R_Y2和第三热阻R_Y3：

其中，k_ey为Y方向的等效导热系数，L_y为Y方向上传热路径的长度，A_y为垂直于Y方向的有效面积；

S43、利用Z方向的等效导热系数k_ez计算绕组在Z方向上的T型等效热网络模型的第一热阻R_Z1、第二热阻R_Z2和第三热阻R_Z3：

其中，k_ez为Z方向的等效导热系数，L_z为Z方向上传热路径的长度，A_z为垂直于Z方向的有效面积。

本实施例的电机绕组等效模型的建立方法中，将长方体模组按照热流方向划分，并且结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数获取绕组在热流方向的等效导热系数，基于槽内绕组传热原理，既考虑材料的导热系数又考虑传热路径，同时考虑绕组内空气气隙的影响，有效解决了绕组建模较为困难、计算量大等缺点，减少了绕组模型的复杂度，使得绕组模型能够准确评估绕组的温度，既提高了绕组模型的精确性也节省了计算时间。

实施例二

在实施例一的基础上，本实施例提供了一种电机绕组等效模型，其由实施例一的建立方法得到。该电机绕组等效模型为包括导体、绝缘材料和浸渍材料的长方体模型，沿长方体模型中的若干热流方向上设置有若干T型等效热网络模型，若干T型等效热网络模型之间通过长方体模型的平均温度节点连接。每个所述T型等效热网络模型具有沿第一方向的第一热阻、沿第二方向的第二热阻和沿第三方向的第三热阻，第一热阻、第二热阻、第三热阻由绕组在热流方向的等效导热系数计算得到。进一步地，绕组在热流方向的等效导热系数由浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算得到。

该电机绕组等效模型的具体结构和结构参数的表达式请参见实施例一，本实施例不再赘述。

实施例三

电机温升计算是电机设计的重要部分，它关乎着电机的使用寿命和最大连续工作的输出功率；然而由于电机槽内绕组复杂的结构，对其进行实体建模需要花费大量的精力且会大大增加计算时间。因此，在实施例一和实施例二的基础上，本实施例提供了一种电机温度场分析方法，该分析方法主要对电机温度场分析过程中电机绕组的实体建模进行优化改进。

请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种电机温度场分析方法的流程示意图，该分析方法包括步骤：

S1、将电机槽内绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型。

S2、根据长方体模型中的热流方向，将长方体模型拆分若干T型等效热网络模型，若干T型等效热网络模型之间通过长方体模型的平均温度节点连接。

S3、结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个热流方向的等效导热系数。

S4、利用等效导热系数计算在热流方向上每个T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻。

步骤S1～S4的具体实施过程请参见实施例一，本实施例不再赘述。

S5、利用若干T型等效热网络模型、第一热阻、第二热阻和第三热阻，形成集中参数三维热网络模型以对电机温度场进行分析计算。

具体地，将电机中的绕组损耗和绕组热容施加到T型等效热网络模型中的平均温度节点，结合第一热阻、第二热阻和第三热阻，与电机其他部件的热网络模型组合，形成集中参数三维热网络模型，以对电机温度场进行分析计算。其中，电机其他部件的热网络模型以及对电机温度场分析计算可以参考现有技术，本实施例不再赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电机绕组等效模型的建立方法，其特征在于，包括步骤：

S1、将电机槽内绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型；

S2、根据所述长方体模型中的热流方向，将所述长方体模型拆分若干T型等效热网络模型，若干所述T型等效热网络模型之间通过所述长方体模型的平均温度节点连接；

S3、结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个所述热流方向的等效导热系数；

S4、利用所述等效导热系数计算在所述热流方向上每个所述T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻。

2.如权利要求1所述的电机绕组等效模型的建立方法，其特征在于，每个所述T型等效热网络模型包括位于第一端部节点、第二端部节点和所述平均温度节点，其中，

所述第一端部节点位于所述T型等效热网络模型第一方向的端部；

所述第二端部节点位于所述T型等效热网络模型第二方向的端部，且与所述第一端部节点位于同一直线；

所述平均温度节点位于所述T型等效热网络模型第三方向的端部，且所述第三方向垂直于所述第一方向或所述第二方向。

3.如权利要求1所述的电机绕组等效模型的建立方法，其特征在于，每个所述T型等效热网络模型的热流方向与所述长方体模型的表面垂直。

4.如权利要求1所述的电机绕组等效模型的建立方法，其特征在于，所述热流方向包括相互垂直的X方向、Y方向和Z方向，若干所述T型等效热网络模型的数量为3个，3个所述T型等效热网络模型的热流方向分别与所述X方向、所述Y方向和所述Z方向重合。

5.如权利要求4所述的电机绕组等效模型的建立方法，其特征在于，步骤S3包括：

S31、利用所述导体导热系数和所述绝缘材料导热系数计算包括导体和绝缘材料的第一等效导热系数k_w：

其中，k_c为导体导热系数，k_ci为绝缘材料导热系数，

ε为导体占导体和绝缘材料的体积比，r_c为导体半径，r_ci为绝缘材料厚度；

S32、利用所述浸渍材料导热系数、所述空气导热系数和浸渍质量参数计算浸渍材料等效导热系数k_ei：

k_ei＝f_ig*k_i+(1-f_ig)*k_a

其中，k_i为浸渍材料导热系数，k_a为空气导热系数，f_ig为浸渍质量参数，0≤f_ig≤1，f_ig＝0表示电机槽内没有浸渍材料，f_ig＝1表示电机槽内没有空气气隙；

S33、利用所述第一等效导热系数和所述浸渍材料等效导热系数计算绕组在所述X方向的等效导热系数k_ex和在所述Y方向的等效导热系数k_ey：

其中，υ_c为导体占据长方体模型的体积比，υ_ci为绝缘材料占据长方体模型的体积比，υ_c+υ_ci+υ_ei＝1，υ_ei为浸渍材料占据长方体模型的体积比，k_ei为浸渍材料等效导热系数；

S34、利用所述导体导热系数、所述绝缘材料导热系数和所述浸渍材料等效导热系数计算绕组在所述Z方向的等效导热系数k_ez：

k_ez＝υ_ck_c+υ_cik_ci+υ_eik_ei

其中，υ_c为导体占据长方体模型的体积比，υ_ci为绝缘材料占据长方体模型的体积比，υ_ei为浸渍材料占据长方体模型的体积比，k_c为导体导热系数，k_ci为绝缘材料导热系数，k_ei为浸渍材料等效导热系数。

6.如权利要求5所述的电机绕组等效模型的建立方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41、利用所述X方向的等效导热系数k_ex计算绕组在所述X方向上的所述T型等效热网络模型的第一热阻R_X1、第二热阻R_X2和第三热阻R_X3：

其中，k_ex为X方向的等效导热系数，L_x为X方向上传热路径的长度，A_x为垂直于X方向的有效面积；

S42、利用所述Y方向的等效导热系数k_ey计算绕组在所述Y方向上的所述T型等效热网络模型的第一热阻R_Y1、第二热阻R_Y2和第三热阻R_Y3：

其中，k_ey为Y方向的等效导热系数，L_y为Y方向上传热路径的长度，A_y为垂直于Y方向的有效面积；

S43、利用所述Z方向的等效导热系数k_ez计算绕组在所述Z方向上的所述T型等效热网络模型的第一热阻R_Z1、第二热阻R_Z2和第三热阻R_Z3：

其中，k_ez为Z方向的等效导热系数，L_z为Z方向上传热路径的长度，A_z为垂直于Z方向的有效面积。

7.一种电机绕组等效模型，其特征在于，由如权利要求1～6任一项所述的电机绕组等效模型的建立方法建立得到。

8.一种电机温度场分析方法，利用如权利7所述的电机绕组等效模型对电机温度场进行分析，包括步骤：

S1、将电机槽内绕组中的导体、绝缘材料和浸渍材料等效为长方体模型；

S2、根据所述长方体模型中的热流方向，将所述长方体模型拆分若干T型等效热网络模型，若干所述T型等效热网络模型之间通过所述长方体模型的平均温度节点连接；

S3、结合浸渍材料导热系数、空气导热系数、导体导热系数、绝缘材料导热系数、浸渍材料占据长方体模型的体积比、导体占据长方体模型的体积比、绝缘材料占据长方体模型的体积比计算绕组在每个所述热流方向的等效导热系数；

S4、利用所述等效导热系数计算在所述热流方向上每个所述T型等效热网络模型的第一热阻、第二热阻和第三热阻；

S5、利用若干所述T型等效热网络模型、所述第一热阻、所述第二热阻和所述第三热阻，形成集中参数三维热网络模型以对电机温度场进行分析计算。

9.如权利要求8所述的电机温度场分析方法，其特征在于，步骤S5包括：

将绕组损耗和绕组热容施加到所述T型等效热网络模型中的所述平均温度节点，结合所述第一热阻、所述第二热阻和所述第三热阻，与电机其他部件的热网络模型组合，形成集中参数三维热网络模型，以对电机温度场进行分析计算。

Images