(19)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 202111618494.6 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 中车永济电机有限公司 地址 044500 山西省运城市永济市电机大 街18号 (72)发明人 郭佳　刘志敏　王武俊　焦生金　 刘谆　 (74)专利代理 机构 太原科卫专利事务所(普通 合伙) 1410 0 专利代理师 曹一杰 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 111/14(2020.01) (54)发明名称 一种带锥度波纹翅片型材散热器参数化快 速建模方法 (57)摘要 本发明涉及型材散热器的建模 方案， 具体为 一种带锥度波纹翅片型材散热器参数化快速建 模方法。 本发 明针对中大功率变流器应用场合风 冷翅片散 热器的建模， 特别是带锥度波纹翅片型 材散热器的仿真建模， 采用了参数化数学建模的 方法， 实现不同半径、 不同尺寸波纹翅片单元， 不 同锥度翅片， 不同翅片数量， 不同基板厚度， 不同 翅片偏置距离， 不同尺寸和形状的边肋散热器的 快速建模功能， 只需要输入关键技术参数， 就可 以采用软件自动生成三维模型， 提高了三维建模 和仿真的效率。 便于进行不同形状翅片单元的散 热性能对比分析， 确定最优结构方案 。 权利要求书8页 说明书18页 附图9页 CN 114491833 A 2022.05.13 CN 114491833 A 1.一种带锥度波纹翅片型材散热器参数化快速建模方法， 波纹翅片型材散热器包括翅 片部分和基板部分， 翅片部分包括中间翅片和 边缘翅片， 波纹翅片型材散热器的结构特征 表达式为： y=f(φ(i),φ(j),  φ(k))； 所述表达式中 φ(i) 为中间翅片的函数关系式， φ (j)为基板部 分的函数关系式， φ(k)为边缘翅片的函数关系式； 其特征在于， 波纹翅片型材 散热器模型的构建包括以下步骤： 步骤一、 建立单个波纹翅片单元模型， 波纹翅片单元的大圆半径、 小圆半径、 大小圆的 圆心在纵坐标方向的偏移距离、 循环周期和锥角度分别为 R、r、Pit_ciry、n和α， 首先定义坐 标系， 横坐标 X轴正方向朝 左， 纵坐标Y轴正方向朝上； 单个波纹翅片单元从下到上三个点依次为 O(x1,y1)、A(x2,y2)、B(x3,y3)， 此三点均以波 纹翅片单元的起始圆圆心 C点(x0,y0)作为基准， 即波纹翅片单元的 C点为坐标系起点坐标， 分别对O点、A点和B点进行定义； 对于波纹翅片单元模型， 波纹翅片单元的角度 β在数值上为 β =arcsin{Pit_ciry/(r+R)}； 波纹翅片单元模型根据曲率半径的大小， 有大圆和小圆的区分， 以波纹翅片单元模型 小圆在上/大圆在下的结构为例进行说明； 当波纹翅片单元没有锥度， 即锥角度 α为0， 则波纹翅片单元中 C、 O、 A和B点的坐标与 R、 r、β和α的函数关系为： y=f (R, r, cos, sin, β)； 若A点在C点左侧， 且因为波 纹翅片单元没有锥度， 故 O、 A、 B点的横坐标均相同， 则 O点、 A 点和B点的坐标表达式分别为： x1= x0+R*cosβ，y1= y0‑R*sinβ； x2= x0+R*cosβ，y2= y0+R*sinβ； x3= x0+R*cosβ，y3= y0+(r+R)* sinβ + r*sinβ =y0+R*sinβ + 2*r*sinβ； 若A点在C点右侧， 且因为波 纹翅片单元没有锥度， 故 O、 A、 B点的横坐标均相同， 则 O点、 A 点和B点的坐标表达式分别为： x1= x0‑R*cosβ，y1= y0‑R*sinβ； x2= x0‑R*cosβ，y2= y0+R*sinβ； x3= x0‑R*cosβ，y3= y0+(r+R)* sinβ + r*sinβ =y0+R*sinβ + 2*r*sinβ； 当波纹翅片单元有锥度， 且锥度角为 α， 则波纹翅片单元 从下到上三个点依次为 O'(x1', y1')、A'(x2',y2')、B'(x3',y3')， 此三点均以波纹翅片单元的起始圆圆心 C'点(x0',y0')作 为基准， 即波纹翅片单元的 C'点为坐标系 起点坐标， 分别对 O'点、A'点和B'点进行定义， 则 波纹翅片单 元中C'、 O'、 A' 和B'点的坐标与 R、r、β和α的关系为： y=f(R,r,cos,si n, β, α)； 若A'点在O'点左侧且为 顺时针旋转， 则 C'点、 O'点、A'点和B'点的坐标表达式分别为： x0'=x0*cos(α)‑ y0*sin(α)，y0'= x0*sin(α)+ y0*cos(α)； x1'=x0'+R*cos(β‑α)，y1'=y0'‑R*sin(β‑α)； x2'=x0'+R*cos(β+α)，y2'=y0'+R*sin(β+α)； x3'=x0'+(r+R)*cos(β+α)‑ r*cos(β‑α)，y3'= y0'+(r+R)* sin(β+α)+ r*sin(β‑α)； 若A'点在O'点左侧且为逆时针旋转， 则 C'点、 O'点、A'点和B'点的坐标表达式分别为： x0'=x0*cos(‑α)‑ y0*sin(‑α)，y0'= x0*sin(‑α)+ y0*cos(‑α)； x1'=x0'+R*cos(β+α)，y1'=y0'‑R*sin(β+α)； x2'=x0'+R*cos(β‑α)，y2'=y0'+R*sin(β‑α)；权　利　要　求　书 1/8 页 2 CN 114491833 A 2x3'=x0'+(r+R)*cos(β‑α)‑ r*cos(β+α)，y3'= y0'+(r+R)* sin(β‑α)+ r*sin(β+α)； 若A'点在O'点右侧且为 顺时针旋转， 则 C'点、 O'点、A'点和B'点的坐标表达式分别为： x0'=x0*cos(α)‑ y0*sin(α)，y0'= x0*sin(α)+ y0*cos(α)； x1'=x0'‑R*cos(β+α)，y1'=y0'‑R*sin(β+α)； x2'=x0'‑R*cos(β‑α)，y2'=y0'+R*sin(β‑α)； x3'=x0'‑  (r+R)*cos(β‑α)+ r*cos(β+α)，y3'= y0'+(r+R)* sin(β‑α)+ r*sin(β+α)； 若A'点在O'点右侧且为逆时针旋转， 则 C'点、 O'点、A'点和B'点的坐标表达式分别为： x0'=x0*cos(‑α)‑ y0*sin(‑α)，y0'= x0*sin(‑α)+ y0*cos(‑α)； x1'=x0'‑R*cos(β‑α)，y1'=y0'‑R*sin(β‑α)； x2'=x0'‑R*cos(β+α)，y2'=y0'+R*sin(β+α)； x3'=x0'‑(r+R)*cos(β+α)+ r*cos(β‑α)，y3'= y0'+(r+R)* sin(β+α)+ r*sin(β‑α)； 步骤二、 在步骤一单个波纹翅片单元的基础上， 建立单根翅片的多个波纹翅片单元模 型， 以波纹翅片单元模型 C'点为基准点，C'C 2'长度为偏移间距， 按循环周期 n为波纹翅片单 元的个数进行循环迭代， 波纹翅片单元 的个数指以 C'点开始算起的波纹翅片单元数， 建立 多个波纹翅片单元模型， 多个波纹翅片单元模型中基 准点(C'， C2'，……Cn')的函数关系为： y=f (Pit_ciry,n,cos,sin, α )， 取第n个波纹翅片单元 Cn'点的横坐标为 x0n'， 取第n个波纹翅 片单元Cn'点的纵坐标为 y0n'， 当模型顺时针旋转时， x0n'= x0ncos(α)‑ y0nsin(α)，y0n'=  x0nsin(α)+ y0ncos(α)； 当模型逆时针旋转时， x0n'= x0n cos(‑α)‑ y0n sin(‑α)，y0n'=  x0nsin(‑α)+ y0ncos(‑α)； 式中，x0n= x0，y0n= y0+(n‑1)*2* Pit_ciry； 而第n个波纹翅片单元 中On'点、 An'点和Bn'点的坐标确定参照步骤一中 O'、 A'、 B' 点与C'的函数关系即可； 当n为整数时， 利用步骤二中多个波纹翅片单元模型中基准点的函数关系及步骤一中 O'、 A'、 B' 点与C'的函数关系建立 n个波纹翅片单 元模型； 当n不为整数时， 有以下三种情况： 第一种情况为顶部多半个齿， 先利用步骤二中多个波纹翅片单元模型中基准点的函数 关系及步骤一中 O'、 A'、 B' 点与C'的函数关系建立[ n]个波纹翅片单元模 型， 其中[ n]表示对 n取小于n的最大整数， 再对顶部多出的半个齿进行定义， 多出的半个齿的顶部坐标为 A[n]+1' (x2[n]+1', y2[n]+1')，A[n]+1'坐标需要在第[ n]+1个波纹翅片单元的基准点 C [n]+1'(x0[n]+1',  y0[n]+1')的基础上进行确定； 若A'点在C'点左侧且为顺时针旋转， 则多个波纹翅片单元模型的顶部多余半个齿的顶 部坐标A[n]+1'和点C [n]+1'的坐标表达式分别为： x0[n]+1'=x0 [n]+1cos(α)‑ y0 [n]+1sin(α)，y0[n]+1'= x0 [n]+1sin(α)+ y0[n]+1cos(α)； x2[n]+1