一 电机设计过程中温升计算体会
至接触电机设计十余年以来，对电机温升的计算从未间断。亲手计算的电机类型包括永磁同步电动机（含小型直流无刷电机）（汽车驱动电机），永磁（电励磁）风力发电机，电励磁同步电动机，双馈风力发电机，汽轮发电机等。冷却方式有自然冷却、强迫通风冷却（包括内循环）、水冷、喷油冷却。结构上包括外转子、内转子、永磁盘式电机。绕组形式包括高压成型绕组（分布绕组，集中绕组），一般散线绕组（分布绕组，集中绕组）。高速到十几万转、低速到十几转，功率等级从几百瓦到几十兆瓦，共涉及的产品有几十个型号。常用的方法，如热路法（热网格法）、有限元法、热固耦合法均采用过。
工作最初的一段时间，由于之前接触过温度相关的研究有几年，有一些理论基础。所以刚刚研究电机的时候，对于计算软件比较“痴迷”，也可以说是“迷信”，这个目前来看是一个很大的误区。主流的有限元和流体力学软件都学习过进行电机温度计算。而对电机本身的温度计算书籍（目前推荐：大型电机的发热与冷却）下功夫较少（只用于一些参数计算），也会因为一些结果相对合理而兴奋。但是，大概两年后，随着设计项目的增多，以及对电机书籍的学习和理解。发现影响温升计算效果最大的不是软件，简单的热路法、热网格法同样可以达到设计精度。反而有时候有限元法、热固耦合计算的时候由于在软件操作上的增加复杂度，反而结果不一定好。
前面啰嗦了一堆废话，下面重点说说理解。
（1）热网格法的精度足以满足常见的电机温升计算，以永磁同步电机为例大概30-40节点的模型足以。所以我比较看好如motorcad、manatee这样的快速电机设计（计算）软件，期待出现能把基于路法（子模型）的电机电磁、热、振动噪声这些计算集成起来，或者耦合起来的一个软件。
这里说明一点，并不是说有限元、热固耦合没有用或者不用学习，这些手段也是要掌握的，无论在学习还是实操中都会加深对传热学的理解，在一些参数确定方面，在新产品开发时也是重要的工具，特别是在复杂结构或者现有模型考虑不足的情况下，这些是肯定要借助的。当有批量或者结构形式固定的产品，可以通过热网格法定型细化并固化。比如一个系列化的永磁同步电机，每改变一个机座号、铁心长就用一次流体力学软件仿真，我觉得是没必要的。常规的结构和冷却方式尽早固化。
（2）温升计算模型最关键：并不是模型越复杂越好，在热网格法的前提下，即一台电机，哪个地方要建立节点、哪些节点之间有热流、气隙如何考虑、槽内绕组如何考虑、端部模型怎么简化（建立几个节点）这些是考虑的重点。
（3）准确的计算结果的关键，需要经验和测试数据，没有这些用什么软件也不起关键作用。如果一个全新结构、冷却方式的电机，谁跟你说能一次性算准（小于5K），那纯属忽悠你。比如接触热阻的计算、气隙的等效、材料参数的选取，散热筋的计算，对流换热系数确定等。电机中很多参数不是参照公式或者手册直接选的，更不是拍脑袋出来的，没有类似结构的经验或者测试结果的对比，都是可能产生误差的地方。
总结一句话：有限元、热固耦合是要掌握的手段，用于复杂、新型结构或新型冷却方式，但不要迷信软件，初期别指望一次算准。对于结构型式一定的批量化、系列化的电机采用热网格法深入计算并固化：深入理解并简化电机模型，经验和试验来总结各部分参数。（如用motorcad软件，就慢慢总结各部分参数的选取吧，这个是最最重要的，参数选好了即快又准）。
二 某永磁电机温升计算的例子
下面介绍一下使我增加前文观点信心的一个电机案例。这个是大概5、6年前的一个项目，虽然时间很久了，很多细节问题的处理也记不太清楚了，但是这个项目给我的印象却十分深刻，在我对温升计算的理解上也十分重要。该电机为某型号低速直驱永磁电机，其负载时时在变，要求在任意负载曲线的情况下计算电机的温度。在这个任务之前，对这台电机温升计算大都是最大负载的稳定工况，各种方法用了个遍，理解也较为深入，同类型电机的计算也相对准确。但是对于这个任务，无论有限元还是流体力学法，工作量和后续可延展行是不敢想象（虽然后面为了对比用ansys apdl做个模型，但是计算量和时间对于后续的机型设计可操作性有限），由于当时对这个电机已经很熟悉了，就决定用热网格法计算。
即用热网格法建立电机的瞬态温升模型并计算任意负载变化时的温升。
来源：电机设计与控制技术
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