基于場(chǎng)路耦合時(shí)空有限元的永磁電機(jī)瞬態(tài)特性研究.pdf

1、由于永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、損耗小、效率高、形狀尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國(guó)防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用。因此為了滿足永磁電機(jī)高的性能要求，需要對(duì)永磁電機(jī)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的計(jì)算分析，有必要建立一套更加適合永磁電機(jī)數(shù)值計(jì)算的計(jì)算方法。本文在完善時(shí)空有限元法的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)下，并結(jié)合場(chǎng)路耦合法對(duì)永磁電機(jī)的瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行研究，該方法對(duì)永磁電機(jī)瞬態(tài)過(guò)程的數(shù)值仿真計(jì)算研究有重要的意義，主要進(jìn)行的工作有： 在

2、時(shí)空有限元法的應(yīng)用研究方面，討論了時(shí)空有限元法應(yīng)用中的媒質(zhì)非線性問(wèn)題、媒質(zhì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。針對(duì)時(shí)空有限元法在電磁場(chǎng)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，提出了計(jì)及媒質(zhì)非線性時(shí)空有限元方法，和時(shí)空有限元法考慮媒質(zhì)運(yùn)動(dòng)的處理辦法。本文針對(duì)永磁電機(jī)提出利用時(shí)空有限元法處理其定子、轉(zhuǎn)子區(qū)域的方法，即對(duì)定子、轉(zhuǎn)子采用兩種坐標(biāo)系，并用邊界周期條件處理定子、轉(zhuǎn)子接口，充分考慮磁場(chǎng)的周期性，建立計(jì)及電機(jī)周期數(shù)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)氣隙磁場(chǎng)解析表達(dá)式。從而對(duì)時(shí)空有限元法的工程應(yīng)用進(jìn)行了較深

3、入的討論。 針對(duì)瞬變電磁場(chǎng)，提出了以矢量磁位A為變量的計(jì)及各類邊界條件的含渦流效應(yīng)方法，建立瞬態(tài)電磁場(chǎng)的基本模型，以及瞬態(tài)電磁場(chǎng)的場(chǎng)路耦合離散模型，并進(jìn)行了時(shí)空有限元單元分析，推導(dǎo)了相應(yīng)的瞬態(tài)電磁場(chǎng)的離散計(jì)算方法。 根據(jù)三維實(shí)體模型建立永磁電機(jī)的二維結(jié)構(gòu)仿真模型，再根據(jù)建立的場(chǎng)路耦合時(shí)空有限元離散計(jì)算方法，在永磁電機(jī)的二維結(jié)構(gòu)仿真模型上建立外加電路模型。將永磁電機(jī)的二維結(jié)構(gòu)模型和電路模型進(jìn)行場(chǎng)路耦合，進(jìn)行永磁電機(jī)的二維電