江苏科技大学范新宇获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏科技大学申请的专利一种基于多物理场双向耦合精细化建模的分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115238554B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210894755.5,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种基于多物理场双向耦合精细化建模的分析方法是由范新宇;谢承志;王长坤设计研发完成,并于2022-07-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于多物理场双向耦合精细化建模的分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于多物理场双向耦合精细化建模的分析方法,该方法包括:研究所涉及物理场的确定;各物理场模型的建立;分析电‑磁‑热多物理场耦合机理及形式;多物理场双向耦合瞬态精细化模型的建立;多物理场耦合模型的求解;电磁特性、能耗及温升测试试验;判断研究对象内部能耗、温升分布随时间与空间位置的瞬态变化规律以及温升作用下的电磁特性变化规律;得到多物理场耦合特性。本发明通过电场、磁场和热场的物理场所耦合,考虑到损耗累积产生的温度变化的同时,结合热特性对导体电阻率、软磁材料磁导率及永磁体工作点的影响,减少铁耗模型描述机构内部损耗特性的误差,从而提高分析结果的准确性。
本发明授权一种基于多物理场双向耦合精细化建模的分析方法在权利要求书中公布了:1.一种基于多物理场双向耦合精细化建模的分析方法,其特征在于:所述该分析方法的步骤如下: S1:研究所涉及物理场的确定; S2:各物理场模型的建立; S3:分析电-磁-热多物理场耦合机理及形式; 分析电-磁-热多物理场耦合机理及形式,包括对材料饱和、激励条件对涡流、杂散的动态损耗的影响;通过建立铁耗分离、可变系数的能耗理论模型,分析机构内部的生热、传热与散热机理以及热特性对电阻率、磁导率及永磁体工作点的影响; 所述建立铁耗分离、可变系数的能耗理论模型包括: 式1; 式2; 式中-铁磁材料电导率;h-铁心叠片厚度;-铁磁材料密度;T、-基波的周期和频率;、-一个周期内磁密最大值和局部磁密变化量;n-局部磁密变换次数; 对经典Bertotti三项常系数铁耗模型进行变式得到式3: =j式3; Steinmetz系数的取值,由传统电机设计理论得知,其值一般取1.6-2.2,、、分别是磁滞损耗,涡流损耗,杂散损耗的损耗系数; 利用实测得到的损耗数据,可得式4: 式4; 对该式在某一频率下以B为变量进行拟合求解,取1、2、3阶曲线拟合,如下: 式5; 式6; 式7; 在同一频率下,需对不同磁密点进行拟合,得到系数、、、、、、、、后,得到任意频率和磁密下的损耗系数; 其中热特性对电阻率、磁导率及永磁体工作点的影响包含: 温升对执行器线圈电阻的影响可表示为式8和式9: 式8; 式9; 式中:R为线圈电阻;为电阻增加系数;为温度下的电阻率;为导线截面积;为导线电阻的温度系数;t为导线温度; 软磁材料起始磁导率可用式10近似计算: 式10; 式中:为常温下的磁导率;为饱和磁化强度;为磁各向异性常数;和随温度变化的情况不同; 温度变化对永磁体剩磁影响可表示为式11: 式11; 式中:为温度下的剩磁强度;为温度下的剩磁强度;IL为剩磁强度的不可逆损失率;为剩磁强度的可逆温度系数;为工作温度;为初始工作温度; S4:多物理场双向耦合瞬态精细化模型的建立; S5:多物理场耦合模型的求解; S6:电磁特性、能耗及温升测试试验; S7:判断步骤S5中研究对象内部能耗、温升分布随时间与空间位置的瞬态变化规律以及温升作用下的电磁特性变化规律与步骤S6中电磁特性、能耗及温升作用下的电磁特性进行吻合? S8:吻合一致,则得到多物理场耦合特性,吻合不一致,重复步骤S5至步骤S6。
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