CN115374645A - 一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法 - Google Patents

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CN115374645A CN202211078032.4A CN202211078032A CN115374645A CN 115374645 A CN115374645 A CN 115374645A CN 202211078032 A CN202211078032 A CN 202211078032A CN 115374645 A CN115374645 A CN 115374645A
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赵吉文
王金柱
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Abstract

本发明适用于电气电感技术领域，提供了一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，所述方法包括以下步骤：标定电机动子各组成部分的尺寸与材料，以及自然对流系数和各组成部分的导热系数；根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型；计算其中一个等效热网络模型中热源的总发热量；根据不同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上述其中一个等效热网络模型中各节点的等效热阻值；根据电机动子中冷却结构的特性输出冷却结构中介质最终的平均温度；进而确定各节点的温升；本发明根据电机动子中不同线圈边界条件的不同，建立了两个等效热网络模型，来计算各线圈的温度和各节点的温升，能够真实反映电机运行的温度。

Description

一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法
技术领域
本发明属于电气电感技术领域，提供了一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法。
背景技术
无铁芯永磁同步直线电机因其结构简单、动态响应快、无齿槽效应等优点被广泛应用于激光切割机和3D打印机。为增大推力，无铁芯双层线圈结构相较于单层线圈气隙更小，与空气的对流换热更加困难，这也导致电机在大推力长行程连续运行及高负载定位时由于电负荷较大易使绕组温升迅速，极易造成绕组绝缘层烧坏。为了增大电机的换热效率，设计了一种双层绕组内嵌水冷结构的冷却方案，该水冷结构为双水道水冷板，由于水在流经冷却结构时通过出入口的温度差将热量传递出去，这使得冷却结构在提高换热效率的同时牺牲了换热均匀性，容易导致电机局部过热引发结构变形，控制参数失配等问题。
为了能准确对水冷结构换热效果进行评价，需要通过电机热网络建模方法综合评价其换热效率和换热均匀性。
传统的电机热网络建模方法将作为热源的线圈当做一个整体进行建模，不考虑线圈边界条件的不同，因而计算出的各线圈温度相同，与各线圈实际温度相差较大；此外，市面上也缺乏水冷式直线电机热网络建模方面的现有技术；因此，亟需设计一种新的电机热网络建模方法。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，旨在解决现有技术中将作为热源的线圈当做一个整体进行建模，不考虑线圈边界条件的不同，因而计算出的各线圈温度相同，与各线圈实际温度相差较大的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，所述方法包括以下步骤：
标定电机动子各组成部分的尺寸与材料，以及自然对流系数和各组成部分的导热系数；
基于对称性原理简化电机动子的结构，并根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型；
计算其中一个等效热网络模型中热源的总发热量；
根据不同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上述其中一个等效热网络模型中各节点的等效热阻值；
根据电机动子中冷却结构的特性构建迭代模型，所述热源的总发热量作为能量守恒的约束条件，将冷却结构制冷前后的介质温度输入迭代模型，根据能量守恒利用迭代法输出冷却结构中介质最终的平均温度；
根据所述介质最终的平均温度、各节点的等效热阻值以及环境温度确定各节点的温升；
按照上述步骤计算其余等效热网络模型中热源的温升。
本发明实施例提供的一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型，解决了现有技术中将作为热源的线圈当做一个整体进行建模，不考虑线圈边界条件的不同，因而计算出的各线圈温度相同，与各线圈实际温度相差较大的问题；同时，在对等效热网络模型中冷却机构的流体平均温度进行计算时，通过迭代法确定最终的流体(水)平均温度，与不同的等效热网络模型相适应，使得得到的各位置线圈的温度更为准确。
附图说明
图1为本发明实施例提供的永磁同步直线电机动子热网络建模方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的永磁同步直线电机中动子和永磁体的排列框图；
图3为本发明实施例中边缘线圈的热网络模型；
图4为本发明实施例中迭代模型的原理流程图；
图5为本发明实施例中中间线圈的热网络模型；
图6为本发明实施例提供的永磁同步直线电机结构示意图；
图7为本发明实施例提供的双水道拓扑结构图；
图8为本发明实施例提供的线圈和水冷板划分示意图；
图9为本发明实施例中电流I为4.5A、水道流速0.1m/s下初级温升图；
图10为本发明实施例中线圈温升随时间变化图；
图11为本发明实施例中无水冷结构的不同电流下初级瞬时温升图；
图12为本发明实施例中电流I为4.5A下无水冷结构的线圈温升图。
图中：1-背铁；2-永磁体；3-线圈；4-水冷板；401-第一水道；402-第二水道；5-导轨；6-动子。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx水道称为第二xx水道，且类似地，可将第二xx水道称为第一xx水道。
如图1所示，在一个实施例中，提出了一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，具体可以包括以下步骤S101至步骤S111；
SI01：标定电机动子各组成部分的尺寸与材料，以及自然对流系数和各组成部分的导热系数；
在本步骤中，电机动子中线圈的数目、单个线圈占用的体积，线圈电阻，以及电机稳定运行是通过线圈的有效相电流均可确定；此外，可以由确定的材料查询各材料对应的热导率，以及其他一些常规的参数或系数，例如：T是固体温度，α是对流换热系数，Tf是流体温度等。
S103：基于对称性原理简化电机动子的结构，并根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型；
S105：计算其中一个等效热网络模型中热源的总发热量；
本步骤中，所述的热源即是该等效热网络模型中的线圈或绕组，
绕组的铜耗和热源密度可以采用以下公式计算：
pcu＝∑I2R (1)
Figure BDA0003829405570000041
其中绕组的铜耗用Pcu表示，也表示热源的总发热量；I是有效相电流，R是线圈电阻，k是线圈的数目，V是单个线圈占用的体积。
在自然对流条件边缘线圈与空气的对流换热满足公式如下：
Figure BDA0003829405570000051
其中λ是热导率，T是固体温度，α是对流换热系数，Tf是流体温度。
S107：根据不同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上述其中一个等效热网络模型中各节点的等效热阻值；
S109：根据电机动子中冷却结构的特性构建迭代模型，所述热源的总发热量作为能量守恒的约束条件，将冷却结构制冷前后的介质温度输入迭代模型，根据能量守恒利用迭代法输出冷却结构中介质最终的平均温度；
S111：根据所述介质最终的平均温度、各节点的等效热阻值以及环境温度确定各节点的温升；
按照上述步骤计算其余等效热网络模型中热源的温升。
本实施例中，通过针对电机动子的不同边界条件，建立不同的等效热网络模型，取代现有的将作为热源的线圈当做一个整体进行建模，不考虑线圈边界条件的不同，因而计算出的各线圈温度相同，与各线圈实际温度相差较大的问题；同时，在对等效热网络模型中冷却机构的流体平均温度进行计算时，通过迭代法确定最终的流体(水)平均温度，与不同的等效热网络模型相适应，使得得到的各位置线圈的温度更为准确。
本实施例的一种应用场景中，如图6至图8所示，所述的永磁同步直线电机可以是水冷式无铁芯双层绕组永磁同步直线电机，也可以是其他直线电机；以水冷式无铁芯双层绕组永磁同步直线电机为例；该电机的次级为上下永磁体(即图示的永磁体2)排列一致的双次级结构，动子6主要由绕组(即线圈3)、绕组支撑结构以及水冷板4组成；动子6滑动设置在导轨5上，导轨5和定子排列设置在背铁1上；该电机的冷却结构是采用水冷结构，水冷结构内嵌于在双层绕组中间。采用内嵌式的换热方式，能够使各线圈的散热更加均匀；水冷结构中双水道的拓扑结构，如图2所示。
本实施例的一种应用场景中，所述的不同边界条件，具体包括：
第一边界条件：电机动子的侧边与空气接触；
第二边界条件：电机动子的侧边不与空气接触。
因此，在步骤S103中，在简化电机动子的结构时，电机动子和定子是呈规则排列设置的，不仅可以对电机结构进行简化，还可以对双水道进行简化，具体地，在建立等效热网络模型时，从相邻线圈中线处将线圈与水冷板剖分成六份，从水道的入口处开始命名，将各部分的线圈分别命名为线圈C1到线圈C6，如图8所示；其中按照边界条件定义，线圈C1与线圈C6满足第一边界条件，线圈C1与线圈C6的等效热网络模型是相同的，线圈C2至线圈C5满足第二边界条件，线圈C2至线圈C5的等效热网络模型是相同的；并且，由于次级的上下永磁体排列一致，由此可知，在建立等效热网络模型时，基于对称性原理也可进一步地进行简化。
上述线圈C1、线圈C6与线圈C2至线圈C5的等效热网络模型是不相同的，具体区别是因为动子边缘与空气的接触情况不同导致的；线圈C1的等效热网络模型如图3所示，线圈C2的等效热网络模型如图5所示；
图3中，该热网络模型中热源为绕组(也可称线圈)用Pcu表示，其热量传递有四条路径；图5中，该热网络模型中热源为绕组用Pcu表示，其热量传递也有四条路径；但是，在动子的外沿对应的等效热阻有所不同，在计算时可以根据实际情况进行灵活的修改和调整。
该电机的无铁芯双层线圈结构相较于单层线圈气隙更小，与空气的对流换热更加困难，这也导致电机在大推力长行程连续运行及高负载定位时由于电负荷较大易使绕组温升迅速，极易造成绕组绝缘层烧坏；为了增大电机的换热效率，设计了一种双层绕组内嵌水冷结构的冷却方案，该水冷结构为双水道水冷板，由于水在流经水冷结构时通过出入口的温度差将热量传递出去，使水冷结构在提高换热效率的同时牺牲了换热均匀性，容易导致电机局部过热引发结构变形，控制参数失配等问题。为了能准确对水冷结构换热效果进行评价，需要综合评价其换热效率和换热均匀性。水冷结构的换热均匀性可以由动子中各线圈的温度来反映，因此，本实施例根据冷却结构特点与不同线圈的边界条件的不同建立了两个等效热网络模型，能够准确的计算出了各线圈的温度，为上述电机的设计和使用提供更加准确的理论依据。
本实施例的另一个实施场景中，步骤S107：根据不同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上述其中一个等效热网络模型中各节点的等效热阻值，以线圈C6为例：
根据固体导热热阻计算公式计算固体导热路径；固体导热热阻计算公式如下：
Rs＝m/λA (4)
其中Rs是固体导热热阻，λ是热导率，m是传热长度，A是传热面积。
根据流体导热热阻计算公式计算流体导热路径；流体导热热阻可表示为：
Rf＝1/hA (5)
其中Rf是对流换热热阻，h是对流换热系数，A是换热面积。
对于冷却机构是双水道结构的水道平均温度计算如下所示：
Figure BDA0003829405570000071
其中ta是双水道的平均水温，l1与l2是第一水道401与第二水道402的长度，ta1与ta2分别是第一水道401与第二水道402入口与出口处的平均温度；
在传热学中，对于不可压缩粘性流体流动过程的描述可以采用控制方程进行描述，其包括质量守恒方程、动量守恒方程及能量守恒方程，对流体的层流及湍流均适用；层流或湍流中流体的努塞特数如下：
Figure BDA0003829405570000081
其中Nu是努塞尔数，Re是雷诺数，Pr是普朗特数，l是水道长度，d是水道直径，ηf是流体平均温度下的动力黏度，ηw是流体在壁面温度下的动力黏度。
雷诺数Re与流换热系数h计算公式如下：
Figure BDA0003829405570000082
Figure BDA0003829405570000083
其中vf是流体粘性系数，λ是流体导热系数。
在另一个实施例中，水道入口施加温度为Tin的冷却水，在已知所通电流有效值I后，从而计算出线圈的热损失约为pcu。
在水道入口流速为u时，可以先对双水道的出口温度进行假设，之后计算线圈温升Tc，以及PLA(绝缘层)的温度TP；图4中Pa计算如式(10)所示，式中Tw指与流体接触的壁面温度，Tf指空气的温度，ρ、c、u、d分别是水的密度、比热容、流速及水道的直径，Tout与Tin指水道的出口与入口温度。最终计算出双水道平均温度。
Figure BDA0003829405570000084
对于图3中各节点热阻的计算公式如下：
Figure BDA0003829405570000091
得到热源及热网络分布，热回路Q1可表示为：
Figure BDA0003829405570000092
其中pcu是计算区域内的铜损耗。
线圈温升Tc计算公式如下：
Tc＝Te+Q1R1 (13-1)
Tp＝Tc-Q1(Rc1-Rre1) (13-2)
其中Te为环境温度，TP为绝缘层温度，最终可计算出线圈C6的线圈温度Tc6。
同理，在计算线圈C2、线圈C3、线圈C4或线圈C5时，也可通过上述的步骤实现，如图5所示，由于边界条件不同，仅需要针对R1的公式进行修改，对R2、R3、R4进行参数的修改；
Figure BDA0003829405570000093
将修改后的参数代入上述式(11)，即可计算线圈C5的各节点热阻，继而计算得到线圈C5的线圈温度TC5。
上述实施例场景中，由得到的线圈C6的线圈温度Tc6、线圈C5的线圈温度TC5，可以得到整个电机动子的各线圈的线圈温度，由于是根据动子中不同线圈边界条件的不同，建立了两个等效热网络模型来计算各线圈的温度，其结果就更加接近电机运行时的真实情况。
在一个实施例中，计算各线圈的线圈温度时，忽略绕组(线圈)间的传热，以等效热阻处的温度表示线圈的平均温度。
具体地，以线圈C6为例，以Tc6处的温度表示线圈C6的平均温度，同理，在计算其余线圈的温度时，也可忽略绕组间的传热。
在一个实施例中，所述方法还包括：在建立等效热网络模型时，忽略电机动子纵向以及线圈之间的热传导。
在一个实施例中，在步骤S111中，可以根据已建立的等效热网络模型建立等效热网络的数学模型，根据电路中的基尔霍夫定律推导出基尔霍夫热流定律，根据热回路计算出热源的平均温度，以及计算各节点的温度。
在一个实施例中，当冷却结构设置为双水道结构时，将电机动子的线圈与双水道结构的水冷板按照相同剖分方式进行划分。
具体地，如图8所示，所述电动动子的线圈设置数量为6，可以将线圈与双水道结构的水冷板均分为6组，分别命名为线圈C1(Coil1)、线圈C2(Coil2)到线圈C6(Coil6)；
在一个实施例中，当冷却结构设置为单水道结构时，将电机动子的线圈与单水道结构的水冷板按照相同剖分方式进行划分。
本实施例中，采用单水道的冷却机构，在进行电机的制冷时，其水道的出入口的温差范围相较于双水道结构的更大，可以将单水道分为与线圈数量相等的多段，再分别对多段单水道的出入口的温差进行计算，之后计算单段水道的平均温度。这样的话，可以减小单水道的温度受电机动子的各线圈温度差异的影响，导致的等效热网络模型失效或失准。
在一个实施例中，当冷却结构设置为非水冷结构时，将电机动子的线圈与非水冷结构的换热面按照相同剖分方式进行划分。
本实施例中，非水冷结构可以是风冷机构、氮气冷却器或半导体制冷器等，该非水冷结构与边缘线圈相接触的位置以及与中间线圈想接触的位置长度差异较大，为了准确计算各线圈温升，将非水冷结构也进行等距剖分，以实现各线圈温升的精确计算。
在一个实施例中，如图4所示，通过所述的迭代模型计算最终的平均温度，具体包括：
设定双水道结构的水道入口、出口温度，及水道与水流接触的壁面温度，并代入下式：
Figure BDA0003829405570000111
计算双水道平均温度Pa；其中，Tw指水道与流体接触的壁面温度，Tf指空气的温度，ρ、c、u、d分别是水的密度、比热容、水流速及水道的直径，Tout与Tin指水道的出口与入口温度，h是对流换热系数，A是换热面积；
若Pa≈pcu成立，pcu表示热源的总发热量，则确定最终的双水道结构的水道入口、出口温度；
若Pa≈pcu不成立，则修改设定的双水道结构的水道入口、出口温度，及水道壁面温度，重新计算双水道平均温度Pa，直至Pa≈pcu成立。
本实施例中，通过迭代法计算双水道结构的水道入口、出口温度时，由于以上各式中普朗特数Pr、流体运动粘度d及流体导热系数h是随流体温度发生变化的，也就使得在计算不同的等效热网络模型中的各节点温度时，是与各节点所对应的流体温度相对应的，可以更好表征各节点的温升。
为了更好的实施上述的一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：
根据假设的出口温度与水冷板温度，利用公式(7)计算出努塞尔数，并确定对流换热系数，Tc与TP的计算是在计算出热阻与热回路后根据公式(13-1)与(13-2)获得，由于获取了TP的值，在公式(10)里PLA(绝缘层)的温度就是壁面温度，因而TP的值就是公式(10)的Tw值，稳态下线圈的热量仅通过水流的传热与空气的对流传递出去，公式(10)中的两部分分别指的是这两种传热，因此根据公式(10)获得了线圈稳态情况下传导出的热量，将其与线圈产生的热量Pcu对比后确定假设的值是否准确，如果误差符合要求就确定了假设的值准确。
在一个实施例中，利用等效的方法将多匝绕组等效为一个材料性能均匀分布的导热体，等效后绕组及其他部分的参数如表1所示。
表1为初级材料属性表
Figure BDA0003829405570000121
对上述导热体进行实验测试，以双水道的水冷结构为例，水冷结构的水道入口施加温度为24℃的冷却水，所通电流有效值为4.5A，水道流速为0.1m/s时，根据如图4所示的流程，计算得到水道出口温度为27℃。
同时，热网络模型一(线圈C1或C6对应的等效热网络模型)的计算结果如下表2：
表2为热网络模型一的结构尺寸和导热参数
Figure BDA0003829405570000122
Figure BDA0003829405570000131
其中Te为环境温度，其为27℃，最终计算出C6的线圈温度Tc6为56.3℃。
上述，对热网络模型一的部分参数进行修改，依据式(14)，得到热网络模型二(线圈C2对应的等效热网络模型)，热网络模型二的热传导参数如表3所示：
表3为热网络模型二的结构尺寸和导热参数
Figure BDA0003829405570000132
根据线圈温升计算公式经过计算后得到Tc5温度为57.5℃，并根据两个热网络模型分别计算得到了线圈C1到C4的温度，计算结果与仿真结果对比如表4所示。
表4为线圈温升的计算结果与仿真结果
Figure BDA0003829405570000141
因此，现有采用单一的热网络模型计算出的线圈温度是各线圈的平均温度，因而无法区分出各线圈温度的不同，无法通过该温度反映出不同边界条件与不同的水道结构下线圈温升的不同；而本实施例中，则可根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型，反映出不同边界条件与不同的水冷结构下线圈温升，为电机的设计和改进提供技术支持。
在一个实施例中，如图9至图12所示，对具有双水道的水冷结构的电机动子，与无水冷结构的电机动子进行温升模拟对比，图9为本发明实施例中电流I为4.5A、水道流速0.1m/s下初级温升图；图10为本发明实施例中线圈温升随时间变化图；图11为本发明实施例中无水冷结构的不同电流下初级瞬时温升图；图12为本发明实施例中电流I为4.5A下无水冷结构的线圈温升图。对比图9与图12易得，与本实施例中具有双水道的水冷结构相比，无水冷结构的电机动子，在4.5A的大电流下，仅需要29s就达到了线圈的限定温升120℃；对比图10与图11，无水冷结构的电机动子，在通电75s后，得到电流为3A、3.5A、4A和4.5A时，对应的温升是：115℃、150℃、185℃、220℃，由此可知，无水冷结构的电机在不同电流下初级瞬时温升变化大；而具有水冷结构的电机，在不同电流下线圈温升随时间的变化差异小。
本发明实施例提供的一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型，解决了现有技术中将作为热源的线圈当做一个整体进行建模，不考虑线圈边界条件的不同，因而计算出的各线圈温度相同，与各线圈实际温度相差较大的问题；同时，在对等效热网络模型中冷却机构的流体平均温度进行计算时，通过迭代法确定最终的流体平均温度，与不同的等效热网络模型相适应，使得得到的各位置线圈的温度更为准确。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
标定电机动子各组成部分的尺寸与材料，以及自然对流系数和各组成部分的导热系数；
基于对称性原理简化电机动子的结构，并根据所述电机动子中线圈的不同边界条件建立两个不同的等效热网络模型；
计算其中一个等效热网络模型中热源的总发热量；
根据不同传热方式下的等效热阻计算公式分别计算上述其中一个等效热网络模型中各节点的等效热阻值；
根据电机动子中冷却结构的特性构建迭代模型，所述热源的总发热量作为能量守恒的约束条件，将冷却结构制冷前后的介质温度输入迭代模型，根据能量守恒利用迭代法输出冷却结构中介质最终的平均温度；
根据所述介质最终的平均温度、各节点的等效热阻值以及环境温度确定各节点的温升；
按照上述步骤计算其余等效热网络模型中热源的温升。
2.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，所述方法还包括：在建立等效热网络模型时，忽略电机动子纵向以及线圈之间的热传导。
3.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，当冷却结构设置为双水道结构时，将电机动子的线圈与双水道结构的水冷板按照相同剖分方式进行划分。
4.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，当冷却结构设置为单水道结构时，将电机动子的线圈与单水道结构的水冷板按照相同剖分方式进行划分。
5.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，当冷却结构设置为非水冷结构时，将电机动子的线圈与非水冷结构的换热面按照相同剖分方式进行划分。
6.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，所述的不同边界条件，具体包括：
第一边界条件：电机动子的侧边与空气接触；
第二边界条件：电机动子的侧边不与空气接触。
7.根据权利要求3所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，通过所述的迭代模型计算最终的平均温度，具体包括：
设定双水道结构的水道入口、出口温度，及水道与水流接触的壁面温度，并代入下式：
Figure FDA0003829405560000021
计算双水道平均温度Pa；其中，Tw指水道与流体接触的壁面温度，Tf指空气的温度，ρ、c、u、d分别是水的密度、比热容、水流速及水道的直径，Tout与Tin指水道的出口与入口温度，h是对流换热系数，A是换热面积；
若Pa≈pcu成立，pcu表示热源的总发热量，则确定最终的双水道结构的水道入口、出口温度；
若Pa≈pcu不成立，则修改设定的双水道结构的水道入口、出口温度，及水道壁面温度，重新计算双水道平均温度Pa，直至Pa≈pcu成立。
8.根据权利要求7所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，所述的对流换热系数h，满足：
Figure FDA0003829405560000031
Figure FDA0003829405560000032
Figure FDA0003829405560000033
其中Nu是努塞尔数，Re是雷诺数，Pr是普朗特数，l是水道长度，d是水道直径，ηf是水道中流体平均温度下的动力黏度，ηw是流体在水道壁面温度下的动力黏度；νf是流体粘性系数，λ是流体导热系数。
9.根据权利要求7或8所述的永磁同步直线电机动子热网络建模方法，其特征在于，所述的等效热网络模型中热源的总发热量，满足：
pcu＝∑I2R，
其中，I是有效相电流，R是电机动子的线圈电阻。
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