CN115329624A - 一种电机转子温升仿真方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电机转子仿真技术领域，具体公开了一种电机转子温升仿真方法，仿真方法包括以下步骤：构建转子模型，转子模型内设置有冷却油道；构建散热模型，散热模型包括：内部散热模型，内部散热模型设置于冷却油道中，对内部散热模型进行传热特性赋值；外部散热模型，包覆于转子模型上，对外部散热模型进行传热特性赋值，外部散热模型包括：气隙模型，包覆于转子模型的外周面上并与内部散热模型之间设置有换热交界面；内腔模型，包覆于气隙模型和转子模型的外侧；仿真模拟。本方法保障了温升的仿真精度，将电机内部流场分为转子内部流场和外部流场，并将其抽象为单相介质，可以采用大时间步长进行求解，效率高。

Description

一种电机转子温升仿真方法
技术领域
本申请涉及电机转子仿真技术领域，特别是涉及一种电机转子温升仿真方法。
背景技术
油冷电机常见的散热方式为转子甩油和定子淋油的组合冷却方式，电机工作时，电机转子和定子为主要的发热元件，一部分冷却油通过转子油路对转子和磁钢进行冷却，并通过转子的高速旋转甩出到定子颚部对定子进行冷却，另一部分冷却油通过外壳或定子油道进入定子颚部，通过滴淋的方式进行冷却；鉴于转子内部磁钢的高温退磁会严重影响电机的性能且电机工作过程中无法对电机转子温度进行实时监测，所以样机前期对转子温度的评估显得非常必要。
目前对油冷电机转子温升仿真的评估方法主要有两种：第一种是采用热路法，该方法不能评估不同转子油路设计对转子温升的影响，误差大，缺乏可参考性；第二种是利用多相流分析技术，模拟电机转子甩油和搅油过程，转子油道内部与外部的冷却油物质需要发生交换且电机转速较高，为保证仿真精度和保证仿真计算的收敛性，仿真时，时间步的设置量级为微秒级别，导致模拟电机转子温升时，存在计算周期长的问题，时常出现仿真评估还没完成实际试验已经做完的现象。
发明内容
基于此，本发明提供了一种电机转子温升仿真方法，以解决现有技术中仿真精度差，计算周期长，仿真效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电机转子温升仿真方法，所述仿真方法包括以下步骤：
构建转子模型，所述转子模型内设置有冷却油道；
构建散热模型，所述散热模型包括：
内部散热模型，所述内部散热模型设置于所述冷却油道中，并与所述冷却油道的形状适配，对所述内部散热模型进行传热特性赋值；
外部散热模型，所述外部散热模型与所述电机的外壳、定子之间形成的空腔的形状适配且包覆于所述转子模型上，对所述外部散热模型进行传热特性赋值，所述外部散热模型包括：
气隙模型，所述气隙模型包覆于所述转子模型的外周面上并与所述内部散热模型接触，且所述气隙模型与所述内部散热模型之间设置有交界面，将所述交界面的界面属性设置为只发生热交换不发生介质交换；
内腔模型，所述内腔模型包覆于所述气隙模型的外侧，并将所述内腔模型和所述气隙模型的交界面的界面属性设置为可进行介质交换；
仿真模拟，将构建的模型导入仿真软件中形成用于有限元分析的仿真模型，通过仿真软件对所述内部散热模型和所述气隙模型施加与所述转子模型旋转速度相同的转速，待仿真时间到达或所述转子模型最高温度达到平衡状态后停止，通过仿真软件获取所述转子模型的温升结果。
在其中一个实施例中，所述转子模型包括主轴、转子端板、套环和转子铁芯，所述冷却油道包括设置于所述主轴内的进油道以及形成于所述主轴、所述转子端板和所述转子铁芯之间的出油道，所述出油道的出口位于所述转子模型的外周面上，所述进油道与所述出油道连通。
在其中一个实施例中，所述对所述内部散热模型进行传热特性赋值包括：
将所述内部散热模型的热物性参数设置为冷却油的热物性参数。
在其中一个实施例中，所述对所述外部散热模型进行传热特性赋值包括：
将所述外部散热模型的热物性参数设置为冷却油和空气均匀混合后的混合物的热物性参数。
在其中一个实施例中，所述热物性参数至少包括材料密度、比热容和导热率。
在其中一个实施例中，所述外部散热模型的热物性参数计算如下：
密度ρ3＝((V1-V2)/V3)*ρ1+(1-(V1-V2)/V3)*ρ2；
导热率λ3＝((V1-V2)/V3)*λ1+(1-(V1-V2)/V3)*λ2；
比热容c3＝((V1-V2)/V3)*c1+(1-(V1-V2)/V3)*c2；
其中，ρ1为冷却介质的密度，λ1为冷却介质的导热率，c1为冷却介质的比热容，ρ2为空气的密度，λ2为空气的导热率，c2为空气的比热容，V1冷却介质总量，V2为所述冷却油道的容量，V3为所述气隙模型和所述内腔模型的容量。
在其中一个实施例中，所述外部散热模型设置有冷却油和空气的混合物的进口和出口，所述进口位于所述气隙模型上，所述出口位于所述内腔模型上。
在其中一个实施例中，所述气隙模型厚度在0.1-0.2mm。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
在所述转子模型上加载上损耗。
在其中一个实施例中，所述损耗至少包括所述转子模型与所述气隙模型之间的油摩损耗以及所述转子铁芯的铁耗。
本方案的有益效果：本申请将电机内部流场分为转子内部流场和转子外部流场，考虑到冷却介质在电机转子冷却油道内部高速旋转时的散热性能和转子外部流场冷却介质对转子的散热性能，保障了仿真精度，回避了现有技术中热路法的不足；同时本方法分别将内部流场和外部流场中的流通介质抽象为单相，两部分之间只进行热交换不进行传质，可以采用大时间步长进行求解，效率高，回避原有技术多相流分析技术计算周期太长的问题；本方案将外部流场的模型分割出气隙模型，模拟出甩油和搅油的效果，在保证单相流分析的前提下又确保了仿真精度。
附图说明
图1为本发明实施例转子模型的示意图；
图2为本发明实施例转子模型的拆分示意图；
图3为本发明实施例散热模型的示意图；
图4为图3中A-A的剖视图；
图5为本发明实施例内部散热模型的示意图；
图6为本发明实施例气隙模型的示意图；
图7为本发明实施例内腔模型的示意图。
说明书附图中的附图标记包括：转子模型10、主轴101、转子端板102、转子铁芯103、冷却油道104、散热模型20、内部散热模型201、外部散热模型202、内腔模型2021、气隙模型2022。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，亦仅为了便于简化叙述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
电机转子的温升对电机的运行影响很大；例如，转子温升过高会导致永磁体的退磁，电机输出转矩下降，电机发热量增加，严重时可能烧毁电机，这大大影响了电机运行的稳定性。为了保证电机的正常运行，预先对电机温度场的全方面仿真变得尤为重要。
然而，现有的转子温升仿真方式，误差大、计算周期长；基于此，本申请实施例提供了一种电机转子温升仿真方法，可以精确的评估转子温度以及评估油道不同设计方案对转子温度的影响，也可以提高计算步长从而降低计算周期。
需要说明的是，在本申请实施例中，电机可以为电动机，电动机包括但不限于同步电动机、异步电动机等，这里对电机的种类不作具体限定，对应地，转子的类型也不做具体限定。
本方法可以用个人电脑、平板电脑、移动上网设备等电子设备操作执行。其中，电子设备存储或安装有用于进行有限元热分析的预设有限元分析模型，该预设有限元分析模型可以为本领域常用的ANSYS仿真软件(ANSYS软件为一种通用有限元分析软件，可以用于创建三维仿真模型以及对模型进行热分析)，使用时基于ANSYS仿真软件自带的功能对热模型(转子模型和散热模型)进行仿真模拟即可，其为现有技术且不作为本申请的重点，因此本实施例不再赘述。
下面结合附图对本实施例提供电机转子温升仿真方法的实施例进行描述。本方法包括以下步骤：
S10、构建转子模型，所述转子模型10内设置有冷却油道104；
S20、构建散热模型20，所述散热模型包括：
内部散热模型201，所述内部散热模型201设置于所述冷却油道104中，并与所述冷却油道104的形状适配，并对所述内部散热模型201进行传热特性赋值；
外部散热模型202，所述外部散热模型202与所述电机的外壳、定子之间形成的空腔的形状适配且包覆于所述转子模型10上，并对所述外部散热模型202进行传热特性赋值，所述外部散热模型包括：
气隙模型2022，所述气隙模型2022包覆于所述转子模型10的外周面上并与所述内部散热模型201接触，且所述气隙模型2022与所述内部散热模型201之间设置有交界面，将所述交界面的界面属性设置为只发生热交换不发生介质交换；
内腔模型2021，所述内腔模型2021包覆于所述气隙模型2022和所述转子模型10的外侧；
S30、仿真模拟，将构建的模型导入仿真软件中形成用于有限元分析的仿真模型，通过仿真软件对所述内部散热模型201和所述气隙模型2022施加与所述转子模型10旋转速度相同的转速，通过仿真软件进行仿真模拟，待仿真时间到达预设时间或所述转子模型10最高温度达到平衡状态后停止，通过仿真软件获取所述转子模型10的温升结果。
在该实施例中，考虑冷却介质在电机转子冷却油道104内部高速旋转时的散热性能和转子外部流场冷却介质对转子的散热性能，保障了仿真精度，解决了现有技术中热路法的不足；同时该方法将电机内部流场分为转子内部流场和外部流场，分别将内部流场和外部流场中的流通介质抽象为单相，两部分之间只进行热交换不进行传质，可以采用大时间步长进行求解，效率高，回避原有技术多相流分析技术计算周期太长的问题。
参见图1至图2，在本实施例步骤S10中，转子模型10的构建可以由操作人员通过电子设备从无到有地创建一个转子的三维仿真模型，或者由电子设备从预先存储有转子的三维仿真模型的其他设备或计算机可读存储介质(比如U盘、硬盘等)获取到，这里对获取电机转子的三维仿真模型的方式不作具体限定。
可理解地，转子模型10可以为操作人员根据实际情况进行创建的，也可以为其他人员预先创建好的一个三维仿真模型。例如，操作人员可以在电子设备上通过ANSYS软件根据实际需要创建一个转子的三维仿真模型。或者，操作人员可以预先在其他设备通过计算机辅助设计制图软件创建一个转子的三维仿真模型，然后将创建好的三维仿真模型传输至电子设备，以使电子设备获取到转子模型10。
作为一种可选的实施方式，转子模型10可以根据待模拟的转子各个部分的真实尺寸等比例构建。在实际实现时，可以按照电机各个部分的真实尺寸，为每个部分分别建立子模型，例如，定子、转子、外壳等等，如此可以获知定子、转子、外壳之间对应的位置关系，进而获取电机内腔的形状尺寸等，为后续构建内腔模型2021提供便利。上述三维模型的建立过程，可以采用机械设计软件实现。基于此，本实施例构建的转子模型10的虚拟结构可以与实体的电机转子的结构相对应。
参见图1和图2，在一具体示例中，所述转子模型10包括主轴101、转子端板102和转子铁芯103，所述冷却油道104包括设置于所述主轴101内的进油道以及形成于所述主轴101、所述转子端板102和所述转子铁芯103之间的出油道，所述出油道的出口位于所述转子模型10的外周面上，所述进油道与所述出油道连通。
在本示例中，转子模型10的具体结构以及油道的分布可以参照公告号为CN216625417U的专利中所公开的转子，此处不再赘述。应当理解，在本实施例中可以将冷却油道104设置为不同形式，例如，容量不同，流动路线不同等，以此可以对具有不同形式的冷却油道104的转子进行仿真测试。
另外，在本示例中，需要根据材料特性对转子模型10进行参数设置，该材料特性至少包括材料密度、比热容和传热系数，其中，转子模型10对应的传热系数应包括转子模型10中各部件的传热系数，比热容包括转子模型10中各部件的比热容。例如，传热系数可以包括主轴101的传热系数、转子端板102的传热系数、转子铁芯103的传热系数等。比热容可以包括主轴101的比热容、转子端板102的比热容、转子铁芯103的比热容等。通常来说，同种材料形成的部件的材料密度相同、比热容相同、传热系数相同。在本实施例中，转子模型10的参数可以根据待测转子的材料特性进行设置。
在上述步骤S10中，可以将构建完成的转子模型10导入至有限元仿真软件中，根据预设的仿真分析模型对其进行仿真分析。
参见图3-图7，在本实施例中，步骤S20构建散热模型20具体包括：
S201、构建内部散热模型201；以及
S202、构建外部散热模型202。
在实际的电机运行过程，油冷电机转子的散热通常包括转子内部散热和转子外部散热。其中，转子内部散热是指冷却介质(冷却油)在转子内部的冷却油道104中循环流动，从转子内部带走转子的热量；转子外部散热是指冷却介质在电机外壳与电机转子之间形成的空腔中循环流动，从转子外部带走转子的热量。
基于此，在本实施例中，可以将电机转子的散热流场分为转子内部流场和转子外部流场，上述的内部散热模型201则是基于转子内部流场构建，用于从转子模型10的内部对转子模型10进行散热模拟；上述的外部散热模型202则是基于转子外部流场构建，用于从转子模型10的外部对转子模型10进行散热模拟。
另外，需要说明的是，用于电机转子的冷却油通常是从转子上的冷却油道104注入，当冷却油填满整个冷却油道104后冷却油会流入电机外壳的内腔中。并且，通常情况下，冷却油会充满整个冷却油道104，但不会充满外壳内腔，例如，当注油量体积为V1，转子内部冷却油道104容量为V2,则外壳内腔中的冷却油量为V1-V2。
因此，在本实施例步骤S201中，内部散热模型201可以等比例的按照转子模型10的冷却油道104的形状进行构建，以填满冷却油道104。
例如，图5为本实施例提供的内部散热模型201的示意图。参见图5，内部散热模型201的形状与转子模型10中的冷却油道104的形状相同，使内部散热模型201可以无间隙的填充至转子模型10的冷却油道104中，模拟出冷却油填满冷却油道104的状态。
另外，在实际转子中，冷却油由主轴101的端部进入，由转子圆周面上的出口甩出。因此，在本实施例中也对内部散热模型201的进口和出口进行了限定，参见图5，在本实施例中，内部散热模型201上冷却油的进口设置于A端，冷却油的出口设置于多个B端处。基于此，可以模拟出冷却油在冷却油道104中的流动方向和流动状态。
步骤S202中，外部散热模型202可以等比例的按照外壳内腔的形状进行构建。
例如，图6和图7为本实施例提供的外部散热模型202的示意图。参见图6和图7，外部散热模型202的形状与电机外壳内空腔部分(该空腔部分是指外壳内转子、定子等零部件之外的空腔)的形状相同，使外部散热模型202可以无间隙的包覆在转子模型10的外侧，模拟出电机外壳内腔中冷却油包覆在转子外侧的状态。
为减小计算周期，提高仿真效率，在本实施例中，将内部散热模型201和外部散热模型202均抽象化为单相介质，解决现有技术多相流分析技术计算周期太长的问题。
例如，实际的电机转子冷却油道104中充满有冷却油，那么在本实施例中，内部散热模型201可以理解为其为纯油状态的冷却油，为单相介质。具体操作时，利用仿真软件对内部散热模型201进行传热特性赋值，将其热物性参数设定为冷却油的热物性参数。例如，将内部散热模型201的材料密度、比热容和导热率均设定为实际冷却油的材料密度、比热容和导热率。基于此，内部散热模型201拟化为冷却油，模拟出冷却油在冷却油道104中对转子模型10散热的状态。
例如，实际的电机外壳内腔中具有冷却油和空气，那么在本实施例中，外部散热模型202可以理解为其为冷却油和空气的混合体。具体操作时，为将其抽象化为单相介质，可以认为外部散热模型202为冷却油和空气均匀混合后的混合体，利用仿真软件对外部散热模型进行传热特性赋值，将其热物性参数可以设定为冷却油和空气均匀混合后混合体的热物性参数。
具体地，在本实施例中，外部散热模型202的热物性参数可以按照加权平均法进行计算。例如，所述外部散热模型202的热物性参数计算如下：
密度ρ3＝((V1-V2)/V3)*ρ1+(1-(V1-V2)/V3)*ρ2；
导热率λ3＝((V1-V2)/V3)*λ1+(1-(V1-V2)/V3)*λ2；
比热容c3＝((V1-V2)/V3)*c1+(1-(V1-V2)/V3)*c2；
其中，ρ1为冷却介质的密度，λ1为冷却介质的导热率，c1为冷却介质的比热容，ρ2为空气的密度，λ2为空气的导热率，c2为空气的比热容，V1冷却介质总量，V2为所述冷却油道的容量；V3为外部散热模型的体积，即所述气隙模型2022和所述内腔模型2021的容量。
基于此，将外部散热模型202拟化为均匀混合的冷却油和空气，抽象为单相介质，即可模拟出冷却油和空气在外壳内腔中对转子模型10散热的状态。
另外，为了在仿真过程中使内部散热模型201和外部散热模型202不会发生介质交换，始终维持单相流状态，在本实施例中，还对内部散热模型201和外部散热模型202的交界面设置了热交换的界面属性，即内部散热模型201和外部散热模型202之间只发生热量交换不发生介质的交换。如此设置，将多相流问题简化为了两个单相流问题，进行仿真计算时可以采用大时间步长进行求解，大大缩减了仿真周期，提高仿真效率。
电机在实际运行过程中，转子中的冷却油会在离心力的作用下不断从冷却油道104中甩出，转子外侧面上会附着一层薄薄的油层，该油层也会不断向外甩油，冷却油被甩出后会对内腔中的冷却油具有作用力，使冷却油在内腔中不停的运动，达到搅油的目的。电机在实际运行过程中，冷却油被甩出以及在内腔中运动均可以对定子和转子铁芯103进行散热冷却。但是由于本实施例中对内部散热模型201和外部散热模型202的交界面设置了不交换介质的界面属性，因此其无法模拟出甩油和搅油的效果，仿真效果受限。
基于此，在本实施例中，在外部散热模型202靠近转子模型10的一侧分割下来一薄层用于模拟甩油和搅油。
具体地，参见图4，在本示例中，外部散热模型202包括内腔模型2021和气隙模型2022。其中，气隙模型2022包覆于所述转子模型10的外侧面上，其整体为厚度在0.1-0.2mm的薄层；内腔模型2021为外部散热模型202中气隙模型2022之外的部分，包覆在气隙模型2022的外侧。
在本示例中，还设定了外部散热模型202中冷却油和空气的混合物的进口位于气隙模型2022上，混合物的出口位于内腔模型2021上，由此可以模拟出从转子不断向内腔中出油、甩油的效果。
参见图4，在本示例中，气隙模型2022包覆在转子模型10的外侧面上与转子模型10外周面上的冷却油道104的出口接触，又由于内部散热模型201设置于冷却油道中，因此气隙模型2022包覆在转子模型10外周面上会与内部散热模型201形成接触，具有交界面。在本示例中，对气隙模型2022与内部散热模型201的交界面设置热交换的界面属性，即气隙模型2022与内部散热模型201之间只发生热量交换不发生介质的交换，使气隙模型2022与内部散热模型201可以维持单相流状态。
参见图4，在本示例中，气隙模型2022和内腔模型2021之间也形成接触，具有交界面。在本示例中，对气隙模型2022和内腔模型2021之间的交界面设置介质交换的界面属性，即气隙模型2022和内腔模型2021之间能够发生介质的交换，使得气隙模型2022中的冷却介质能够不断的向内腔模型2021的甩出。
在上述示例中，将外部散热模型202上分割出气隙模型2022，模拟出甩油和搅油的效果，在保证单相流分析的前提下又确保了仿真精度，仿真效果好。
另外，电机在实际运行过程中，冷却油属于粘性流体使得转子会产生额外的油摩损耗，从而对转子的温升产生影响；转子铁芯103基于其本身的材料特性也会存在损耗，从而对转子的温升产生影响。
基于此，在本示例中，在所述气隙模型2022与所述转子模型10之间加载上油摩损耗，使转子模型10的温升模拟更加精确。在本实施例中，油摩损耗可以是提前计算的，也可以是根据经验值获取的，此处对其不做赘述。
在本示例中，在所述转子模型10上施加转子铁芯103铁耗。在本实施例中，转子模型10的损耗可以是提前计算的，也可以是根据经验值获取的，此处对其不做赘述。
基于上述损耗设计，可以使本仿真方法获得的结果更加准确，仿真效果更好。
在本实施例中，步骤S30进行仿真模拟时，向内部散热模型201施加与转子模型10旋转速度相同的转速，可以模拟出实际转子旋转时其内部冷却油道104中冷却油的运动状态，进而模拟出该状态下冷却油对转子的散热。
在本实施例中，步骤S30进行仿真模拟时，采用ANSYS软件自带的旋转域功能，向气隙模型2022施加与转子模型10旋转速度相同的转速。在该步骤中气隙模型2022和转子模型10的转速相同，一是为了使气隙模型2022与内部散热模型201、转子模型10的转速保持一致，进而维持转子模型10和内部散热模型201与气隙模型2022之间形成的接触面，使气隙模型2022与转子模型10、内部散热模型201始终能够进行热量的传递，确保利用有限元分析方法分析转子模型10温升时的准确性；二是为了模拟出甩油和搅油的效果，具体而言，气隙模型2022与转子模型10转速相同，即是将气隙模型2022模拟出转子的转速，进而可以将气隙模型2022中的冷却介质的运动状态模拟为实际转子旋转时冷却油被甩出时的运动状态，又由于气隙模型2022与内腔模型2021的交界面可以发生介质交换，因此被气隙模型2022甩出的冷却介质会进入内腔模型2021中并对内腔模型2021中的冷却介质进行搅动，从而带动内腔模型2021中的冷却介质运动，模拟出实际电机外壳内腔中的冷却油绕随转子运动对转子进行散热冷却的状态，使仿真结果更加准确。
在上述步骤S30中，仿真结束的条件可以为：
仿真时间结束；
转子模型10温度达到平衡状态。
具体地，在对转子的温升进行瞬态仿真模拟时，以仿真时间结束作为结束条件，如此可以获得转子模型10的瞬时温升结果，即某个时刻下的转子模型10的温升结果。例如，当需要获取转子模型10在模拟H小时后的温升结果，那么设定仿真结束的条件为仿真H小时后结束，并获取该时间点的转子模型10的温升结果即可。
在对转子进行稳态仿真模拟时，以转子模型10最高温度达到平衡状态为结束条件，其中，转子模型10最高温度达到平衡状态是指在仿真过程转子模型10的最高温度保持不变，如此即可获取转子模型10的稳态温升结果。例如，在稳态仿真过程中，监测到转子模型10的温度达到最高值T并维持t时间后即可结束仿真，获取该状态下的转子模型10的温升结果即可。
基于上述仿真步骤的设计，可以精确的获取转子模型10的温升结果。本申请实施例考虑冷却介质在电机转子冷却油道104内部高速旋转时的散热性能和转子外部流场冷却介质对转子的散热性能，保障了仿真精度，回避了现有技术中热路法的不足；同时该方法将电机内部流场分为转子内部流场和外部流场，分别将内部流场和外部流场中的流通介质抽象为单相，两部分之间只进行热交换不进行传质，可以采用大时间步长进行求解，效率高，回避原有技术多相流分析技术计算周期太长的问题；本方案将外部流场的模型分割出气隙模型2022，模拟出甩油和搅油的效果，在保证单相流分析的前提下又确保了仿真精度。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应理解以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括以下步骤：
构建转子模型(10)，所述转子模型(10)内设置有冷却油道(104)；
构建散热模型(20)，所述散热模型(20)包括：
内部散热模型(201)，所述内部散热模型(201)设置于所述冷却油道(104)中，并与所述冷却油道(104)的形状适配，并对所述内部散热模型(201)进行传热特性赋值；
外部散热模型(202)，所述外部散热模型(202)与所述电机的外壳、定子之间形成的空腔的形状适配且包覆于所述转子模型(10)上，并对所述外部散热模型(202)进行传热特性赋值，所述外部散热模型(202)包括：
气隙模型(2022)，所述气隙模型(2022)包覆于所述转子模型(10)的外侧并与所述内部散热模型(201)接触，且所述气隙模型(2022)与所述内部散热模型(201)之间设置有交界面，将所述交界面的界面属性设置为只发生热交换不发生介质交换；
内腔模型(2021)，所述内腔模型(2021)包覆于所述气隙模型(2022)的外侧，并将所述内腔模型(2021)和所述气隙模型(2022)的交界面的界面属性设置为可进行介质交换；
仿真模拟，将构建的模型导入仿真软件中形成用于有限元分析的仿真模型，通过仿真软件对所述内部散热模型(201)和所述气隙模型(2022)施加与所述转子模型(10)旋转速度相同的转速，通过所述仿真软件进行仿真模拟，待仿真时间到达预设时间或所述转子模型(10)最高温度达到平衡状态后停止，通过仿真软件获取所述转子模型(10)的温升结果。
2.根据权利要求1所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述转子模型(10)包括主轴(101)、转子端板(102)和转子铁芯(103)，所述冷却油道(104)包括设置于所述主轴(101)内的进油道以及形成于所述主轴(101)、所述转子端板(102)和所述转子铁芯(103)之间的出油道，所述出油道的出口位于所述转子模型(10)的外周面上，所述进油道与所述出油道连通。
3.根据权利要求1所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述对所述内部散热模型(201)进行传热特性赋值包括：
将所述内部散热模型(201)的热物性参数设置为冷却油的热物性参数。
4.根据权利要求1所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述对所述外部散热模型(202)进行传热特性赋值包括：
将所述外部散热模型(202)的热物性参数设置为冷却油和空气均匀混合后的混合物的热物性参数。
5.根据权利要求3或4所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述热物性参数至少包括材料密度、比热容和导热率。
6.根据权利要求4所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述外部散热模型(202)的热物性参数计算如下：
密度ρ3＝((V1-V2)/V3)*ρ1+(1-(V1-V2)/V3)*ρ2；
导热率λ3＝((V1-V2)/V3)*λ1+(1-(V1-V2)/V3)*λ2；
比热容c3＝((V1-V2)/V3)*c1+(1-(V1-V2)/V3)*c2；
其中，ρ1为冷却介质的密度，λ1为冷却介质的导热率，c1为冷却介质的比热容，ρ2为空气的密度，λ2为空气的导热率，c2为空气的比热容，V1冷却介质总量，V2为所述冷却油道的容量，V3为所述气隙模型(2022)和所述内腔模型(2021)的容量。
7.根据权利要求6所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述外部散热模型(202)上设置有冷却油和空气的混合物的进口和出口，所述进口位于所述气隙模型(2022)上，所述出口位于所述内腔模型(2021)上。
8.根据权利要求5所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述气隙模型(2022)厚度在0.1-0.2mm。
9.根据权利要求2所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述转子模型(10)上加载上损耗。
10.根据权利要求9所述的电机转子温升仿真方法，其特征在于，所述损耗至少包括所述转子模型(10)与所述气隙模型(2022)之间的油摩损耗以及所述转子铁芯(103)的铁耗。
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