一种电机热量传递的均衡方法
一种电机热量传递的均衡方法
【专利摘要】一种电机热量传递的均衡方法。本发明提供了一种对电机实施更加精心，更加细致的温度管理的电机热量传递的均衡方法，包括如下步骤：(1)首先计算电机的惰性期，其中热扩散系数取各材质中热扩散最慢的，即热扩散系数最小的，电机定子最厚处的厚度，转子取半径值；(2)在电机开机前的惰性期时间内，对电机跟环境温度进行等温加热；(3)电机温度在冷却到环境温度前，暂不停止对电机加热，冷却到环境温度后在过惰性期时间后停止加热。本发明的一种电机热量传递的均衡方法，用热工学原理，找出电机这个不均质体的惰性期，利用电机预埋电阻和与预埋热电偶，对电机的温度惰性期进行控制和预均衡，实现电机热传递的均衡控制，对电机实施更加精心，更加细致的温度管理。
【专利说明】一种电机热量传递的均衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热量传递的均衡方法，尤其是一种电机热量传递的均衡方法。
【背景技术】
[0002] 电机是不均质体，所谓不均质体就是由两种以上物质共同固化在一起的物体。从 电机的构成和材料来看，电机是由绕组（铜或铝制）、浸漆、硅钢、钢材、绝缘胶、绑带（纺织 布）、氧化膜绝缘层、涂制绝缘层以及加固用绝缘泥、导磁泥、槽楔（木质、竹制或树脂）、填 充导磁材料或绝缘材料等十几种材质组成；在这些材质中，尤其在电机起动或运行的过程 中，除通电产生转矩的绕组是发热源外，还有磁轭、磁齿硅钢材料内部由涡流产生的热量， 主要发热源是电机的绕组，电机绕组本身由于集肤效应的作用在绕组导线截面外侧（周） 发热量为最大。因此，电机这个不均质体就可以看作是由热源生热，由其它非热源材质受热 或散热的一个矛盾统一体；热的传递有三种方式：传导、对流、辐射。当电机这个不均质体 的发热和散热达到一个动态平衡状态时，电机就在这个动态平衡状态稳定运行。但是，当电 机启动时，电机的发热会大于电机的散热，这时热量在这些不均质材质内传递、储存、均布， 温度也随之升高；当电机停机时，由于失去了热源，此时电机的散热会大于电机的发热，组 成电机的这些不均质材质内储存的热量随之向外传递，向空间散发掉，此时电机的温度会 下降。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种对电机实施更加精心，更加细致的温度管理的电机热量传递的 均衡方法。
[0004] 实现本发明目的的一种电机热量传递的均衡方法，包括如下步骤：
[0005] (1)首先计算电机的惰性期，其中热扩散系数取各材质中热扩散最慢的，即热扩散 系数最小的，电机定子最厚处的厚度，转子取半径值；
[0006] (2)在电机开机前的惰性期时间内，对电机跟环境温度进行等温加热；
[0007] (3)电机温度在冷却到环境温度前，暂不停止对电机加热，冷却到环境温度后在过 惰性期时间后停止加热。
[0008] 本发明的一种电机热量传递的均衡方法的有益效果如下：
[0009] 本发明的一种电机热量传递的均衡方法，用热工学原理，找出电机这个不均质体 的惰性期，利用电机预埋电阻和与预埋热电偶，对电机的温度惰性期进行控制和预均衡，实 现电机热传递的均衡控制，对电机实施更加精心，更加细致的温度管理。
【具体实施方式】
[0010] 电机这种特殊的不均质体，温度突变或骤变等急速变化会因不均质体的各材料间 因各材质膨胀系数不同而出现的径向和伸长方向上的相对位移，这种位移是电机绕组松 动、振动、噪声加大、槽楔脱落的元凶，为了有效避免或缓解这种位移，就要对电机温度采取 措施，在电机停运期间的温度进行控制，使其按一定的速度上升或下降，特别是升温前、降 温后的温度惰性期的温度安排和管理，防止各材质间出现相对位移，这样一来我们就可以 把各材质间的传热看作是各材质表面温度呈直线变化的加热或冷却情况。
[0011] 电机是一个特殊的不均质体，这种不均质体分为两个部分：一个是定子、一个是转 子，定子和转子又各自成为一个独立的整体，在电机的定子和转子内部，是一个按一定顺序 或结构固化在一起的整体，整体内部的传热以传导为主。定、转子之间以对流辐射、对流为 主；由于电机转子位于定子内部，也可以把转子看作是以定子温度为环境温度的独立体； 所以，在单独分析定子和转子时，以传导传递热量为主要传热方式，可忽略对流辐射和对流 的方式。
[0012] 在传导传热过程中，温度场随时间而变化时称为不稳定态传导传热；若物体温度 随时间而升高，这种不稳定态传导传热过程就是物体的加热过程；反之，物体温度随时间降 低，则为冷却过程。加热和冷却过程的物理本质是相同的，所不同的是热流方向，加热时热 流由热源流向受热体，冷却时则相反。
[0013] 在有温度干预的电机温度变化过程中，各材料的表面温度呈直线变化就是加热 (冷却）速度V等于常数，即等速加热或等速冷却；这种情况在不稳定态传导传热中常见。 即使温度的变化不是直线，也可以近似地划分为若干段，而每一段可作为直线段来计算。
[0014] 由热工学可知，如果我们把材质归结为平板传热和圆柱体传热，则有如下计算：
[0015] 开始条件τ = 〇, ts = 0或ts =常数
[0016] 边界条件X = 土 δ (长圆柱）tb = ts+v τ
[0017] 上式中：
[0018] τ-时间
[0019] ts--开始时材料温度
[0020] X--对于平板，矩平板中心X处
[0021] tb-材料表面温度
[0022] V--加热或冷却速度（° c/h)
[0023] 在上述单值条件下求解导热微分方程式为：
[0024] 对于平板，距中心X处的温度为
【权利要求】
1. 一种电机热量传递的均衡方法，包括如下步骤： (1) 首先计算电机的惰性期，其中热扩散系数取各材质中热扩散最慢的，即热扩散系数 最小的，电机定子最厚处的厚度，转子取半径值； (2) 在电机开机前的惰性期时间内，对电机跟环境温度进行等温加热； (3) 电机温度在冷却到环境温度前，暂不停止对电机加热，冷却到环境温度后在过惰性 期时间后停止加热。
【文档编号】G05D23/22GK104238598SQ201310237830
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】杨庆娥 申请人:杨庆娥
【专利摘要】一种电机热量传递的均衡方法。本发明提供了一种对电机实施更加精心，更加细致的温度管理的电机热量传递的均衡方法，包括如下步骤：(1)首先计算电机的惰性期，其中热扩散系数取各材质中热扩散最慢的，即热扩散系数最小的，电机定子最厚处的厚度，转子取半径值；(2)在电机开机前的惰性期时间内，对电机跟环境温度进行等温加热；(3)电机温度在冷却到环境温度前，暂不停止对电机加热，冷却到环境温度后在过惰性期时间后停止加热。本发明的一种电机热量传递的均衡方法，用热工学原理，找出电机这个不均质体的惰性期，利用电机预埋电阻和与预埋热电偶，对电机的温度惰性期进行控制和预均衡，实现电机热传递的均衡控制，对电机实施更加精心，更加细致的温度管理。
【专利说明】一种电机热量传递的均衡方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热量传递的均衡方法，尤其是一种电机热量传递的均衡方法。
【背景技术】
[0002] 电机是不均质体，所谓不均质体就是由两种以上物质共同固化在一起的物体。从 电机的构成和材料来看，电机是由绕组（铜或铝制）、浸漆、硅钢、钢材、绝缘胶、绑带（纺织 布）、氧化膜绝缘层、涂制绝缘层以及加固用绝缘泥、导磁泥、槽楔（木质、竹制或树脂）、填 充导磁材料或绝缘材料等十几种材质组成；在这些材质中，尤其在电机起动或运行的过程 中，除通电产生转矩的绕组是发热源外，还有磁轭、磁齿硅钢材料内部由涡流产生的热量， 主要发热源是电机的绕组，电机绕组本身由于集肤效应的作用在绕组导线截面外侧（周） 发热量为最大。因此，电机这个不均质体就可以看作是由热源生热，由其它非热源材质受热 或散热的一个矛盾统一体；热的传递有三种方式：传导、对流、辐射。当电机这个不均质体 的发热和散热达到一个动态平衡状态时，电机就在这个动态平衡状态稳定运行。但是，当电 机启动时，电机的发热会大于电机的散热，这时热量在这些不均质材质内传递、储存、均布， 温度也随之升高；当电机停机时，由于失去了热源，此时电机的散热会大于电机的发热，组 成电机的这些不均质材质内储存的热量随之向外传递，向空间散发掉，此时电机的温度会 下降。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种对电机实施更加精心，更加细致的温度管理的电机热量传递的 均衡方法。
[0004] 实现本发明目的的一种电机热量传递的均衡方法，包括如下步骤：
[0005] (1)首先计算电机的惰性期，其中热扩散系数取各材质中热扩散最慢的，即热扩散 系数最小的，电机定子最厚处的厚度，转子取半径值；
[0006] (2)在电机开机前的惰性期时间内，对电机跟环境温度进行等温加热；
[0007] (3)电机温度在冷却到环境温度前，暂不停止对电机加热，冷却到环境温度后在过 惰性期时间后停止加热。
[0008] 本发明的一种电机热量传递的均衡方法的有益效果如下：
[0009] 本发明的一种电机热量传递的均衡方法，用热工学原理，找出电机这个不均质体 的惰性期，利用电机预埋电阻和与预埋热电偶，对电机的温度惰性期进行控制和预均衡，实 现电机热传递的均衡控制，对电机实施更加精心，更加细致的温度管理。
【具体实施方式】
[0010] 电机这种特殊的不均质体，温度突变或骤变等急速变化会因不均质体的各材料间 因各材质膨胀系数不同而出现的径向和伸长方向上的相对位移，这种位移是电机绕组松 动、振动、噪声加大、槽楔脱落的元凶，为了有效避免或缓解这种位移，就要对电机温度采取 措施，在电机停运期间的温度进行控制，使其按一定的速度上升或下降，特别是升温前、降 温后的温度惰性期的温度安排和管理，防止各材质间出现相对位移，这样一来我们就可以 把各材质间的传热看作是各材质表面温度呈直线变化的加热或冷却情况。
[0011] 电机是一个特殊的不均质体，这种不均质体分为两个部分：一个是定子、一个是转 子，定子和转子又各自成为一个独立的整体，在电机的定子和转子内部，是一个按一定顺序 或结构固化在一起的整体，整体内部的传热以传导为主。定、转子之间以对流辐射、对流为 主；由于电机转子位于定子内部，也可以把转子看作是以定子温度为环境温度的独立体； 所以，在单独分析定子和转子时，以传导传递热量为主要传热方式，可忽略对流辐射和对流 的方式。
[0012] 在传导传热过程中，温度场随时间而变化时称为不稳定态传导传热；若物体温度 随时间而升高，这种不稳定态传导传热过程就是物体的加热过程；反之，物体温度随时间降 低，则为冷却过程。加热和冷却过程的物理本质是相同的，所不同的是热流方向，加热时热 流由热源流向受热体，冷却时则相反。
[0013] 在有温度干预的电机温度变化过程中，各材料的表面温度呈直线变化就是加热 (冷却）速度V等于常数，即等速加热或等速冷却；这种情况在不稳定态传导传热中常见。 即使温度的变化不是直线，也可以近似地划分为若干段，而每一段可作为直线段来计算。
[0014] 由热工学可知，如果我们把材质归结为平板传热和圆柱体传热，则有如下计算：
[0015] 开始条件τ = 〇, ts = 0或ts =常数
[0016] 边界条件X = 土 δ (长圆柱）tb = ts+v τ
[0017] 上式中：
[0018] τ-时间
[0019] ts--开始时材料温度
[0020] X--对于平板，矩平板中心X处
[0021] tb-材料表面温度
[0022] V--加热或冷却速度（° c/h)
[0023] 在上述单值条件下求解导热微分方程式为：
[0024] 对于平板，距中心X处的温度为
【权利要求】
1. 一种电机热量传递的均衡方法，包括如下步骤： (1) 首先计算电机的惰性期，其中热扩散系数取各材质中热扩散最慢的，即热扩散系数 最小的，电机定子最厚处的厚度，转子取半径值； (2) 在电机开机前的惰性期时间内，对电机跟环境温度进行等温加热； (3) 电机温度在冷却到环境温度前，暂不停止对电机加热，冷却到环境温度后在过惰性 期时间后停止加热。
【文档编号】G05D23/22GK104238598SQ201310237830
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年6月17日
【发明者】杨庆娥 申请人:杨庆娥
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