永磁電機(jī)有限元時(shí)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(duì)它的研究與計(jì)算已成為現(xiàn)代電機(jī)工程領(lǐng)域的前沿課題。場(chǎng)路耦合有限元時(shí)步法作為目前最完善、最接近電機(jī)實(shí)際物理變化過(guò)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(chǎng)永磁電機(jī)有限元時(shí)步法模型，建立了比較完善的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，對(duì)永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)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(chǎng)路耦合時(shí)

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(gè)典型問(wèn)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(jì)的靈活性的同時(shí)也增加了數(shù)值計(jì)算的復(fù)雜程度。以往用等效面電流法時(shí)需要在前處理時(shí)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(shí)步法程序的基礎(chǔ)上對(duì)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(shí)步

3、法要求網(wǎng)格跟隨實(shí)際轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，這時(shí)如果把速度項(xiàng)帶進(jìn)系數(shù)矩陣一起求解，將使微分方程難以離散和對(duì)稱化。為此本文采用的辦法是在運(yùn)動(dòng)區(qū)域中讓節(jié)點(diǎn)編號(hào)和網(wǎng)格信息跟隨運(yùn)動(dòng)，使運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的電磁場(chǎng)方程與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。本文給出了該處理過(guò)程的詳細(xì)處理方法。 4.運(yùn)用有限元時(shí)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(wú)刷電機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真程序。對(duì)各相解耦永磁同步電機(jī)和輪轂式無(wú)刷直流電機(jī)的設(shè)計(jì)思想和動(dòng)態(tài)性能作了分析和計(jì)算。 5.本文提出了一種工程上