利用热等效电路的电机的温度计算系统技术方案

本申请涉及一种利用热等效电路的电机的温度计算系统，其包括：轭部、第一齿部和第二齿部、以及线圈构件，轭部设置为沿着内圆周表面，第一齿部和第二齿部布置在轭部的内圆周表面上，同时具有在圆周方向上设定的间隔，线圈构件形成于第一齿部和第二齿部之间并包括多个线圈，该系统形成线圈构件的热等效电路并计算线圈构件的设定部分的温度，其中，通过利用使用线圈构件的内一侧的温度Tc的径向传导阻抗来计算线圈构件的外圆周表面温度和内圆周表面温度，通过利用来自线圈构件的内一侧的温度的补偿阻抗、线圈构件的热容量、以及形成于线圈构件内的线圈的热量来计算线圈构件的平均温度，以及通过利用平均温度中的轴向传导阻抗来计算端部表面的温度。

【技术实现步骤摘要】
利用热等效电路的电机的温度计算系统相关申请的交叉引用本申请要求于2016年12月12日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号第10-2016-0168905号的优先权和权益，并通过引用将其全文纳入本文。
本专利技术涉及一种利用热等效电路的电机的温度计算系统。
技术介绍
在电子装置中，将会举例描述内置永磁同步电机(interiorpermanentmagnetsynchronousmotor，IPMSM)，并会将其称为电机。由于IPMSM同时具有由永磁体和电枢电流所引起的磁性扭矩分量和由d-q轴电感差而引起的磁阻扭矩分量，所以其每单位体积可以获得高扭矩。但是，根据IPMSM的驱动特性，在高速区域中会发生过度的铁损，并且由于需要大输入电流来控制高输出，因此会发生铜损。热源中发生这样的事件会导致电机的温度上升的缺点，不利的是，电机的温度上升不仅影响电机的寿命，而且还会影响在高温下具有退磁特性的基于稀土的永磁体的特性。因此，当设计电机时，首先应当考虑电机的温度特性。为此，已经提出了电机的各种热分析技术，例如，利用集总参数法的热等效电路网络法、利用有限元法和有限差分法的分布参数法等。这些方法中，为了计算电机的热性能，通常利用有限元法和有限差分法。但是，利用有限元法和有限差分法的热分析可能要耗费较长时间来划分元并且计算矩阵以分析复杂的区域。即，存在难以应用至电机的整个形状区域的问题。出于这个原因，需要这样的方法：与分布参数法相比，对热分析的计算相对简单，并且在电机各个部分处的整体温度分布可以容易确定。公开于该
技术介绍
部分的上述信息仅仅旨在加深对本专利技术
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的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。韩国专利公开出版物第10-2006-0008373号和韩国专利出版物第10-1394548号与本申请相关。
技术实现思路
本专利技术已致力于提供一种利用热等效电路的电机的温度计算系统，所述热等效电路配置成考虑对流和传导现象的最优元件，其具有优势在于：与常规热分析方法相比，缩短了热分析时间并还适用于各种分析条件。本专利技术的示例性实施方案提供了一种利用热等效电路的电机的温度计算系统，包括：轭部、第一齿部和第二齿部、以及线圈构件，轭部设置成沿着内圆周，第一齿部和第二齿部布置在轭部的内圆周表面上，同时具有在圆周方向上设定的间隔，线圈构件形成于第一齿部和第二齿部之间并包括多个线圈，所述系统形成线圈构件的热等效电路并计算线圈构件的设定部分的温度，其中，通过利用使用线圈构件的内一侧的温度Tc的径向传导阻抗来计算线圈构件的外圆周表面温度和内圆周表面温度，通过利用来自线圈构件的内一侧的温度的补偿阻抗、线圈构件的热容量、以及形成于线圈构件内的线圈的热量来计算线圈构件的平均温度，以及通过利用平均温度中的轴向传导阻抗来计算端部表面的温度。线圈构件可以包括多个线圈，并且绝缘纸插置于线圈与第一齿部和第二齿部之间。线圈构件可以包括形成于线圈的外圆周表面上的涂覆构件，以及形成于线圈之间的空气间隙。可以通过利用对应于线圈的线圈传导阻抗和对应于绝缘纸的绝缘纸传导阻抗、根据平均温度来计算线圈构件中的第一齿部侧面的温度。所述线圈传导阻抗和所述绝缘纸传导阻抗可以为预设值。径向传导阻抗、补偿阻抗、热容量、线圈的热量、以及轴向传导阻抗可以为预设值。可以通过输入至电机的功率来计算线圈的热量。当确定出每个计算出的温度为每个设定值或更大，或者大于每个设定值时，可以调节输入至电机的功率以进行降低，或者可以产生紧急信号。根据本专利技术的实施方案，在执行电子设备(例如，电机)的热分析时，可以通过提供电机的温度计算方法，从而在相对短的时间内计算电机的温度，所述温度计算方法利用基于部件形成的热等效电路、根据传导和对流特性、根据输入功率来计算每个部件的温度。也即，可以通过利用与电系统相同的原理，分析电机的热系统，从而缩短计算时间，并且可以通过几乎实时地推导出电机的每个元件的温度，从而提前防止电机的热故障并且提高电机的耐久性。此外，根据本专利技术，可以在考虑传导和对流现象的情况下，精准且快速地计算线圈构件的设定位置的温度。附图说明图1为根据本专利技术的示例性实施方案的利用热等效电路的电机的温度计算系统的示意性框图。图2为示出了根据本专利技术的示例性实施方案的根据输入功率和效率的热部件(heatingpart)的要素的示意性框图。图3为示出了根据本专利技术的示例性实施方案的传导热等效电路的等式。图4为示出了根据本专利技术的示例性实施方案的对流热等效电路的等式。图5为比较根据本专利技术的示例性实施方案的热系统和电系统的图表。图6为根据本专利技术的示例性实施方案的利用热等效电路的电机的温度计算方法的流程图。图7为根据本专利技术的示例性实施方案的在选择形状的步骤中的电机的部分截面图。图8(a)至图8(c)示出了根据本专利技术的示例性实施方案在选择热阻抗模型的步骤中的各个模型。图9为根据本专利技术的示例性实施方案的利用热等效电路的电机的温度计算系统的具体模型。具体实施方式本专利技术涉及一种利用热等效电路的电机的温度计算系统，其可以根据用于车辆的驱动电机的驱动条件来计算每个部件的温度，并且可以根据驱动电机的温度来保护部件。下面将参考所附附图对本专利技术的示例性实施方案进行具体描述。由于为了便于解释，附图中所示出的各个部件的尺寸和厚度是任意示出的，因此本专利技术不必须限制于附图中所示出的内容，并且为了清楚起见，多个部分和区域的厚度可能被夸大。附图和说明书应当被认为本质上是示意性的而非限制性的。在整个说明书中，同样的附图标记表示同样的元件。在以下详细的描述中，由于配置具有相同的名称，因此将配置的命名分类为第一、第二等，以对配置进行分类，并且在下文中的详细描述中，本专利技术不必须限制于上述顺序。图1为根据本专利技术的示例性实施方案的利用热等效电路的电机的温度计算系统的示意性框图。参考图1，电机的温度计算系统包括：电机112、电机驱动单元110、控制单元100、输入单元120以及计算单元130，并且输入至输入单元120的输入值150包括实时输入值150a和设定的输入值150b(其为预设的)。另外，由计算单元130计算的温度值140包括电机的每个元件的温度值。实时输入值150a包括输入功率、扭矩、外部温度、转速等，而设定的输入值150b包括属性值，例如，效率、对流/传导特性、热传导性、热容量和比热，并且设定的输入值150b包括形状，所述形状包括厚度和尺寸。控制单元100可以利用输入数据来计算电机的元件中的热部件的温度，并且控制单元100可以在元件之间利用对流热等效电路或传导热等效电路来计算元件的每一个的温度，而当确定出计算的温度超过设定值时，控制单元100可以控制电机的驱动单元110，以控制针对电机112的输入功率或转速输入。另外，当确定出计算的温度超过设定值时，控制单元100可以产生过热信号，并且可以控制显示单元(未示出)来显示过热状态，从而使得用户可以确认过热状态。控制单元100可以实施为一个或多个由设定的程序运行的微处理器，并且设定的程序可以包括用于执行根据本专利技术的示例性实施方案的方法的一系列指令，如下文所述。图2为示出了根据本专利技术的示例性实施方案的根据输入功率和效率的热部件的要素的示意性框图。参考图2，输入功率被实时输入，热部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用热等效电路的电机的温度计算系统，所述系统包括：轭部、第一齿部和第二齿部、以及线圈构件，所述轭部设置为沿着电机壳体的内圆周表面，所述第一齿部和第二齿部布置在轭部的内圆周表面上，同时具有在圆周方向上设定的间隔，所述线圈构件形成于第一齿部和第二齿部之间并包括多个线圈，所述系统形成线圈构件的热等效电路并计算线圈构件的设定部分的温度，其中：通过利用使用线圈构件的内一侧的温度Tc的径向传导阻抗来计算线圈构件的外圆周表面温度和内圆周表面温度，通过利用来自线圈构件的内一侧的温度的补偿阻抗、线圈构件的热容量、以及形成于线圈构件内的线圈的热量来计算线圈构件的平均温度，通过利用平均温度中的轴向传导阻抗来计算端部表面的温度。

【技术特征摘要】
2016.12.12 KR 10-2016-01689051.一种利用热等效电路的电机的温度计算系统，所述系统包括：轭部、第一齿部和第二齿部、以及线圈构件，所述轭部设置为沿着电机壳体的内圆周表面，所述第一齿部和第二齿部布置在轭部的内圆周表面上，同时具有在圆周方向上设定的间隔，所述线圈构件形成于第一齿部和第二齿部之间并包括多个线圈，所述系统形成线圈构件的热等效电路并计算线圈构件的设定部分的温度，其中：通过利用使用线圈构件的内一侧的温度Tc的径向传导阻抗来计算线圈构件的外圆周表面温度和内圆周表面温度，通过利用来自线圈构件的内一侧的温度的补偿阻抗、线圈构件的热容量、以及形成于线圈构件内的线圈的热量来计算线圈构件的平均温度，通过利用平均温度中的轴向传导阻抗来计算端部表面的温度。2.根据权利要求1所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：所述线圈构件包括多个线圈，并且绝缘纸插置于线圈与第一齿部和第二齿部之间。3.根据权利要求2所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：所述线圈构件包括形成于线圈的外圆周表面上的涂覆构件，以及形成于线圈之间的空气间隙。4.根据权利要求3所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：通过利用对应于线圈的线圈传导阻抗和对应于绝缘纸的绝缘纸传导阻抗，根据平均温度来计算线圈构件中的第一齿部的侧面的温度。5.根据权利要求4所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：所述线圈传导阻抗和所述绝缘纸传导阻抗为预设值。6.根据权利要求1所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：所述径向传导阻抗、所述补偿阻抗、所述热容量、多个线圈的热量、以及所述轴向传导阻抗为预设值。7.根据权利要求1所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：通过输入至电机的功率来计算多个线圈的热量。8.根据权利要求1所述的利用热等效电路的电机的温度计算系统，其中：当确定出每个计算的温度为每个设定值或更大，或者大于每个设定值时，将输入至电机的功率调节为降低，或者产生紧急信号。9.一种电机的温度计算系统，其包括：轭部，其固定在电机壳体的内圆周表面上；第一齿部和第二齿部，其固定在轭部的内圆周表面上，所述第一齿部和第二齿部由在轭部的圆周方向上设定的间隔分开；线圈构件，其设置于第一齿部和第二齿部之间并包括多个线圈，其中，所述温度计算系统配置为：利用包括轭部、第一齿部、第二齿部、线圈构件以及多个线圈的热等效电路，使得：形成针对线圈构件的热等效电路，计算线圈构件的设定部分的温度，利用使用线圈构件的内一侧的温度的径向传导阻抗，计算线圈构件的外圆周表面温度和内圆周表面温度，利用来自线圈构件的内一侧的温度的补偿阻抗、线圈构件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛瑛振，文相勋，蔡雄灿，曺炯俊，金廷式，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR