永磁電機(jī)有限元時步法的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著永磁材料和電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，永磁電機(jī)日益得到廣泛應(yīng)用，對它的研究與計算已成為現(xiàn)代電機(jī)工程領(lǐng)域的前沿課題。場路耦合有限元時步法作為目前最完善、最接近電機(jī)實際物理變化過程的數(shù)學(xué)模型在永磁電機(jī)性能分析方法中占有重要地位。本文從最基本的麥克斯韋方程出發(fā)，詳細(xì)推導(dǎo)了二維場永磁電機(jī)有限元時步法模型，建立了比較完善的數(shù)學(xué)模型和計算方法，對永磁電機(jī)的設(shè)計與優(yōu)化有著重要的意義。 全文共分六章，主要內(nèi)容為：1.系統(tǒng)建立了永磁電機(jī)場路耦合時

2、步法有限元模型。首先推導(dǎo)了永磁電機(jī)各區(qū)域?qū)ο禂?shù)矩陣和右端向量的貢獻(xiàn)，建立了基本代數(shù)方程組并介紹了該方程組的數(shù)值處理方法和程序中的幾個典型問題的處理方法。 2.永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，在增加了永磁電機(jī)設(shè)計的靈活性的同時也增加了數(shù)值計算的復(fù)雜程度。以往用等效面電流法時需要在前處理時標(biāo)定永磁體與其它媒質(zhì)分界面，從而增加了工作量。本文在原有時步法程序的基礎(chǔ)上對永磁體采用直接處理法，把永磁體直接體現(xiàn)在微分方程中。 3.時步

3、法要求網(wǎng)格跟隨實際轉(zhuǎn)子運動，這時如果把速度項帶進(jìn)系數(shù)矩陣一起求解，將使微分方程難以離散和對稱化。為此本文采用的辦法是在運動區(qū)域中讓節(jié)點編號和網(wǎng)格信息跟隨運動，使運動區(qū)域中的電磁場方程與運動無關(guān)。本文給出了該處理過程的詳細(xì)處理方法。 4.運用有限元時步法和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制策略編制了一套適合于永磁無刷電機(jī)的動態(tài)仿真程序。對各相解耦永磁同步電機(jī)和輪轂式無刷直流電機(jī)的設(shè)計思想和動態(tài)性能作了分析和計算。 5.本文提出了一種工程上