油冷电机转子温度分析方法、存储介质及计算设备与流程

本发明涉及零件温度场仿真，具体涉及一种油冷电机转子温度分析方法、存储介质及计算设备。

背景技术：

1、近些年，新能源汽车发展势头迅猛，随着新能源汽车的市场占有率不断提升，顾客对于车辆的性能不断提出更高要求。高转速、大扭矩逐渐成为车辆动力总成研发的主流性能指标，高性能指标同样也促使着电驱动产品散热方式的更新换代，由最初的自然冷却、强制风冷散热，再到水冷壳体散热，目前高功率的电驱动总成主推的散热方式为油冷散热。所谓油冷散热，即利用减速器箱内的减速器油作为冷却介质，通过特殊的油道设计，减速器油与发热器件直接接触，及时带走热量。

2、随着汽车三电总成性能的不断提升，电机功率输出也有明显的提升，伴随而来的是电机损耗与发热量的提升，这给驱动电机的散热提出了更大的挑战。电机定子尚有ntc热敏电阻可将定子温度信号传输给电驱控制系统，从而实现对其工作发热量的准确控制。转子组件在高转速条件下也面临发热量加大，且散热条件差的问题，但是相比电机定子，由于处于高速转动中，ntc测温难以实现，其发热控制则愈加困难。通常行业内采用在电机转轴内开设油路通油，辅以转子铁芯内部油路，借以在高转速下将冷却用游离心甩出至转子各处，实现对转子铁芯及磁钢的有效冷却。

3、由于缺少在工作条件下基于ntc热敏电阻的温度反馈控制，对电机转子的温度控制主要依赖于零部件设计。在设计过程中需要对零部件设计方案以及特定工况条件下转子的温度场进行仿真，得到转子的温度场分布，以此指导零部件结构优化与运行工艺参数的优化。一般情况下对旋转条件下的电机动子的流体分析需要运用动网格技术，这样会提升数模前处理、网格划分的难度，并且基于cfd的有限体积法计算效率低，大大拖慢产品开发节奏。此外为了准确地仿真转子温度场，不可避免地要求油路的准确模拟，然而基于cfd技术的有限体积法难以实现对油路的仿真。以上均给目前的电机转子温度仿真带来了现实阻碍。此外，制作透明壳体进行样机润滑实验的周期长，物质与时间成本均比较高，难以满足项目需求。

4、如何有效且快速地评估各个工况下油冷电机转子内部油路合理性以及转子温度校核成为油冷电机设计过程中不得不面对的重要课题。

技术实现思路

1、为了在电机设计过程中，快速有效地获知油冷电机转子内部的相对准确的温度场分布，本发明提供一种结合光滑粒子流体动力学(sph)与有限体积法的油冷电机转子温度分析方法。相应地，本发明还提供用于油冷电机转子温度分析方法的计算机可读存储介质以及计算设备。

2、本发明的技术方案如下：

3、提供一种油冷电机转子温度分析方法，包括如下步骤：

4、s1. 转子流场仿真步骤，采用拉格朗日方法来求解转子内部油路中的冷却油流场分布；给定相应的模型参数与仿真参数基于冷却油流场分布得到流场边界的对流换热系数矩阵；

5、s2. 转子温度场仿真步骤，选择性地摘取s1转子流场仿真步骤中得到的接触壁面上的对流换热系数矩阵作为为温度场仿真的接触壁面边界条件输入，基于热损耗输入确定相应的求解模型，选择合适的方法求解转子温度场模型得到仿真结果。

6、优选地，所述s1转子流场仿真步骤包s14接触边界更新步骤，该步骤基于项目经验以及前期的实验对标数据设置初始油温以及固体壁面温度，根据转子总成旋转流场进行转子总成换热计算得到壁面的对流换热系数矩阵，该对流换热系数矩阵包括模型的全局壁面上的换热信息。

7、优选地，所述s2转子温度场仿真步骤包括s23接触边界设定步骤，该步骤导入s14接触边界更新步骤中得到的传热系数矩阵作为接触边界的边界条件，导入时仅应用传热系数矩阵中属于内部油路与热仿真的区域的接触面上的对流系数矩阵项。

8、优选地，包括s02电磁仿真计算热损耗费步骤，该步骤根据电机的电磁运行工况进行电磁场仿砧确定油冷电机转子的热损耗。

9、优选地，所述s2转子温度场仿真步骤包括s22应用热损耗信息步骤，该步骤将所得的热损耗以功率密度的方式赋给模型相应的区域。

10、优选地，还包括s01模型前处理步骤，该步骤基于转子结构实体模型进行修补、简化得到可用于后续仿真处理的模型，处理后的模型作为s1转子流场仿真步骤与s2转子温度场仿真步骤的建模基础。

11、优选地，所述s2转子温度场仿真步骤包括如下步骤：

12、s11. 光滑粒子法建模步骤，根据s01模型前处理步骤所得的转子结构实体模型转换得到其中的内部油路的结构模型，基于内部油路的结构模型完成光滑粒子法建模；

13、s12. 模型参数设定步骤，将模型导入至sph计算软件后，设定转子总成运动规律、冷却介质物性参数、转子冷却油量、转子转速等模型相关信息；

14、s13. 转子流场仿真步骤，采用相应的算法设置进行sph计算；

15、s14. 接触边界更新步骤。

16、优选地，所述s2转子温度场仿真步骤包括如下步骤：

17、s21. 划分网格步骤，根据s01模型前处理步骤所得的转子结构实体模型进行cfd仿真所需的网格划分，

18、s22. 基本参数设定步骤，根据实际工况以及工程与项目实践设置模型的基本参数，包括模型的一般设置，材料的物性参数等数据以及常规的边界条件设置，

19、s22. 应用热损耗信息步骤，

20、s23. 接触边界设定步骤，

21、s24. 温度场计算步骤，选择合适的求解器与求解参数进行温度场仿真计算，至结果收敛或者达到最大迭代次数后停止，

22、s25. 结果判读步骤，根据需要提供仿真结果数据并基于结果数据进行相应的分析，得到报告或者所需方向的结论。

23、提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使所述处理器执行上述任一项所述的油冷电机转子温度分析方法的步骤。

24、还提供一种计算设备，包括

25、存储器，存储有计算机程序；

26、处理器， 用于执行计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述任一项所述的油冷电机转子温度分析方法。

27、本发明提供了一种油冷电机转子温度分析方法，其特点是使用sph方法计算冷却油流场分布，以此确定温度场仿真时接触面的边界条件，然后求解温度场。本发明的方法可以解决无法快速有效确定温度场仿真的接触边界的边界条件的问题，为快速有效地应用cfd方法分析转子热状态，指导转子冷却结构设计提供了简化、高效、易行，相对稳定，可靠的仿真预测方法。

技术特征：

1.一种油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，所述s1转子流场仿真步骤包s14接触边界更新步骤，该步骤基于项目经验以及前期的实验对标数据设置初始油温以及固体壁面温度，根据转子总成旋转流场进行转子总成换热计算得到壁面的对流换热系数矩阵，该对流换热系数矩阵包括模型的全局壁面上的换热信息。

3.如权利要求2所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，所述s2转子温度场仿真步骤包括s23接触边界设定步骤，该步骤导入s14接触边界更新步骤中得到的传热系数矩阵作为接触边界的边界条件，导入时仅应用传热系数矩阵中属于内部油路与热仿真的区域的接触面上的对流系数矩阵项。

4.如权利要求1所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，包括s02电磁仿真计算热损耗费步骤，该步骤根据电机的电磁运行工况进行电磁场仿砧确定油冷电机转子的热损耗。

5.如权利要求4所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，所述s2转子温度场仿真步骤包括s22应用热损耗信息步骤，该步骤将所得的热损耗以功率密度的方式赋给模型相应的区域。

6.如权利要求1所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，还包括s01模型前处理步骤，该步骤基于转子结构实体模型进行修补、简化得到可用于后续仿真处理的模型，处理后的模型作为s1转子流场仿真步骤与s2转子温度场仿真步骤的建模基础。

7.如权利要求6所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，所述s2转子温度场仿真步骤包括如下步骤：

8.如权利要求6所述的油冷电机转子温度分析方法，其特征在于，所述s2转子温度场仿真步骤包括如下步骤：

9. 一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使所述处理器执行如权利要求1-8任一项所述的油冷电机转子温度分析方法的步骤。

10.一种计算设备，其特征在于，包括

技术总结
本发明涉及一种油冷电机转子温度分析方法、存储介质及计算设备，其油冷电机转子温度分析方法包括采用拉格朗日方法来求解转子内部油路中的冷却油流场分布；给定相应的模型参数与仿真参数基于冷却油流场分布得到流场边界的对流换热系数矩阵；选择性地摘取S1转子流场仿真步骤中得到的接触壁面上的对流换热系数矩阵作为为温度场仿真的接触壁面边界条件输入，基于热损耗输入确定相应的求解模型，求解转子温度场模型得到仿真结果。本发明的方法可以解决无法快速有效确定温度场仿真的接触边界的边界条件的问题，为快速有效地应用CFD方法分析转子热状态，指导转子冷却结构设计提供了简化、高效、易行，相对稳定，可靠的仿真预测方法。

技术研发人员：许程
受保护的技术使用者：合肥钧联汽车电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10