(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 202210570540.8 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 安徽大学 地址 230601 安徽省合肥市经济技 术开发 区九龙路1 11号 (72)发明人 王群京　狄冲　钱喆　陈起旭　 周睿　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 专利代理师 安丽 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/14(2006.01) (54)发明名称 一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗 的计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种实心转子感应电机转子 谐波涡流损耗的计算方法， 构建实心转子感应电 机二维电磁场分析有限元模型， 采用瞬态场时步 有限元仿真计算方法， 获取电机稳态气隙磁场时 空分布， 采用二维傅里叶分解定量提取电机气隙 谐波磁场特性， 构建边界条件模拟气隙磁场特性 以激励实心转子， 结合冻结磁导率法考虑实心转 子在负载工况下的材料特性， 实现实心转子感应 电机的转子谐波涡流损耗的高精度快速分离计 算； 本发明可 以有效提高计算精度、 减小计算规 模、 加快计算速度。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114896847 A 2022.08.12 CN 114896847 A 1.一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)建立基于材料非线性和负载工况的实心转子感应电机二维有限元模型， 包括定子 侧模型和实心转子侧模型两个部分； (2)对步骤(1)中基于材料非线性和负载工况的实心转子感应电机二维有限元模型进 行时步有限元仿真， 待基于材料非线性和负载工况的实心转子感应电机二维有限元模型计 算达到稳定状态后， 提取基于材料非线性和负载工况的实心 转子感应电机二 维有限元模型 达到稳态后的最后一个电周期内的定转子气隙中心的气隙磁密时空分布B( θ,t)， θ为转子 位置角， t为时间； (3)提取步骤(1)中基于材料非线性和负载工况的实心转子感应电机二维有限元模型 最后时刻实心转子区域内各个节点的相对磁导率分布 μr(x,y)， 式中： x和y为直角坐标系下 的横纵坐标； (4)提取步骤(2)中气隙磁密B( θ,t)的谐波特性， 包括： 谐波阶次ν， ν 次谐波幅值Bν， ν 次 谐波频率fν； (5)将步骤(1)基于材料非线性和 负载工况的实心转子感应电机二维有限元模型， 仅保 留实心转子侧模型从而构成单独转子模型， 并将步骤(3)中提取的相对磁导率分布 μr(x,y) 赋予到所保留的实心转子区域内的各个节点， 从而保留步骤(3)中实心转子区域内各个节 点的材料特性； (6)在步骤(5)中单独转子模型的气隙外缘建立恒定磁场边界条件， 实现反向构 建步骤 (4)中的气隙磁密谐波特性， 用以激励实心转子， 构成谐波激励的实心转子模型， 该恒定磁 场边界在x和y为 直角坐标系下的参数 方程表述 为： 式中： ων为ν 次谐波所对应的电角频率， ων＝2 π fν； (7)依据步骤(6)中所建立的谐波激励的实心转子模型， 采用气隙磁密ν 次谐波激励， 仿 真计算待谐波激励的实心转子模型达到稳定状态， 获取最后一个电周期实心 转子涡流损耗 的平均值Pν， 即为气隙磁密 ν 次谐波所引起的实心转子感应电机转子谐波涡流损耗。 2.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 步骤(1)中， 所述材料非线性由磁感应强度 ‑磁场强度曲线， 即B ‑H曲线确定， 保证计及 非线性材 料对电机电磁性能的影响。 3.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 所述步骤(2)中， 基于材料非线性和负载工况的实心 转子感应电机二 维有限元模型采 用瞬态场求解器进行求解计算， 仿真步长可根据具体的工程实际需求选取， 保证计算精度 并充分计及气隙磁场谐波的影响。 4.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 所述步骤(2)中， 稳定状态的判 据为仿真最后一个电周期三相电流基波幅值相差不超 过0.5％， 减少由三相不平衡电流引起的计算误差， 为稳态提供判据， 使得稳态的定义更为权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114896847 A 2精确。 5.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 所述步骤(3)中， 采用冻结磁导率法提取实心 转子区域内各个节点的相对磁导率分布 μr(x,y)， 降低后续单独转子模型计算过程中模型 材料特性的非线性迭代次数。 6.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 所述步骤(4)中， 采用二维傅里叶分解提取气隙磁密B( θ,t)的谐波特性， 提高谐波分 离的精度减少由采用传统时间或者空间一维傅里叶分解所引起的混叠效应。 7.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 所述步骤(6)中， 单独转子模型的气隙外缘半径为转子半径加1/2定转子之间气隙长 度， 提高后续所需提取的气隙磁密波形的精度。 8.根据权利要求1所述一种实心转子感应电机转子谐波涡流损耗的计算方法， 其特征 在于： 所述步骤(7)中， 稳定状态为模型仿真运行2至5个电周期达到， 保证能够充分达到稳 态同时降低计算 耗时。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114896847 A 3