(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111263053.9 (22)申请日 2021.10.25 (71)申请人 中国科学院重庆绿 色智能技 术研究 院 地址 400714 重庆市北碚区方正大道 266号 (72)发明人 陈惠　王晓东　张霞　张鹏　 石明全　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 代理人 廖曦 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于热阻网络的自然冷却对称UI电感温度 场计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种自然散热条件 下， 基于热阻 网络的对称U I电感温度场的快速计算方法。 包括 以下步骤： 首先确定对称UI电感各个组件的尺 寸， 将对称UI电感进行热节点模块划分， 针对每 个热节点模块绘制热阻网络图， 确定热阻网络图 中的每个热阻计算公式， 将各个参数代入相应的 热阻计算公式中并计算出热阻网络中每个热阻 值， 再将热阻值代入热阻网络中进行迭代求解， 得到最终的温度结果。 本发明方法考虑了电感的 磁芯， 线圈等尺寸参数对传热的影响， 建立的模 型与实际对称U I电感模型相符。 结合热阻网络 法 快速且准确求解电感温度场， 计算得到的电感温 度与有限元结果误差在10％以内。 本发 明解决了 电感温度场分布的快速 计算问题。 权利要求书3页 说明书9页 附图7页 CN 113987879 A 2022.01.28 CN 113987879 A 1.一种基于热阻网络的自然冷却对称UI电感温度场计算方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： S1： 材料准备： 准备好计算所需要的物性材 料， 包括几何尺寸和材 料物性参数； S2： 划分热阻节点： 根据电感几何尺寸以及线圈缠绕方式连接形式对对称UI电感划分 热阻节点； S3： 绘制热阻网络图： 根据结构特征以及热阻节点的分布， 绘制对称UI电感热阻网络 图； S4： 计算热阻值： 根据几何参数和材 料物性计算出 热阻网络中每 个热阻的热阻值； S5： 求解热阻网络： 将热阻值代入到绘制好的热阻网络中， 经过迭代计算后， 得到最终 各个节点的温度值， 从而得 出对称UI电感 温度场分布。 2.根据权利要求1所述的基于热阻网络的自然冷却对称UI电感温度场计算方法， 其特 征在于： 所述步骤S1中， 确定对称UI电感内部各个部件的几何尺 寸， 确定各个部件连接方式 和物性参数； 所述物性参数包括磁芯材料、 线圈材料及缠绕方式、 环境温度、 空气热物性参 数、 电感运行参数、 磁芯及线圈发热量。 3.根据权利要求1所述的基于热阻网络的自然冷却对称UI电感温度场计算方法， 其特 征在于： 所述步骤S2中， 将对称UI电感的磁 芯、 线圈以及气隙根据结构特征环 境等效为不同 节点。 4.根据权利要求1所述的基于热阻网络的自然冷却对称UI电感温度场计算方法， 其特 征在于： 步骤S3中包括： 相同材料两个相接触的节点之间， 设置温度点； 两个不同材料相接 触的节点之间， 设置接触热阻； 与空气 接触的面上， 设置对流热阻后接地； 存在狭缝的位置， 用狭缝热阻连接； 对称面上 无热流量流过， 用0连接表示； 不存在温度差的节点之间直接线条连接， 存在温度差的节点之间用接触热阻连接， 存 在狭缝的位置用狭缝热阻连接， 与空气接触的块之间用对流热阻连接， 将各个节点、 连线、 热阻相互连接形成热阻网络模型。 5.根据权利要求1所述的基于热阻网络的自然冷却对称UI电感温度场计算方法， 其特 征在于： 步骤S4中， 对称UI电感模 型， 简化为1/4模 型进行热阻网络的构建， 计算各个热阻节 点模块格拉晓夫 数Gr， 瑞丽数Ra， 普朗特 数Pr： 其中： g为重力加速度， v为运动粘度， l为特征长度， ΔT为物体温度与环境温度温差， β 为体积变化系数， Tm为计算定性温度； 其中， Gr*为一种新型 特征数， q为热流密度， Nu为努塞尔数， λc为空气导热系数； Ra＝Gr·Pr 其中， Pr为普朗特常数；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113987879 A 2对于努塞尔数Nu和特征长度l， 分为五种类型计算： 垂直面， 水平顶面， 水平底面， 水平 狭缝， 竖直狭缝； (1)竖直面 其中Ra＝10‑6～∞； l＝h (2)水平顶面 其中， 6.37 ×105<Gr*<1.12×10； 当表面为圆时， (3)水平底面 Nu＝0.747(Gr*·Pr)1/6 其中， 6.37 ×105<Gr*<1.12×108 当表面为圆时： (4)空气夹层 1)当竖直空气夹层Gr≤2860和对于水平夹层(底面为热面)Gr≤2430时， 气隙的等效导 热系数hc＝ λc， λc为空气导热系数； 2)当竖直空气夹层Gr>286 0和对于水平夹层Gr>243 0时： ①当气隙比 时， 竖直狭缝： 水平狭缝： Nu＝0.059(Gr·Pr)0.4 2.4×103≤Gr≤1.0 ×104权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113987879 A 3