基于有限元法的永磁同步电机静磁场分析

摘要

永磁同步电机是由永磁体建立励磁磁场的同步电机，电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，提高了电机运行的可靠性;又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。目前，永磁体多为钱铁硼等高能量稀土类磁体，这是由其具有较高的矫顽力和剩磁所决定的，但它的导电率高且耐热性能差。当外磁场发生变化时，永磁体就会产生涡流导致发热。因此，很有必要对转子永磁体内的涡流进行计算和分析，并采取相应的解决办法。

  本文主要针对永磁电机钱铁硼永磁材料内的涡流场及其对电机性能的影等相关问题展开了研究。具体内容如下:回顾了永磁电机的研究历史、发展现状和主要应用，介绍了永磁电机电磁场计算的研究背景和现状。根据永磁电机转子永磁体内涡流场分析的特点，分别建立了二维涡流场和三维涡流场的控制方程。在对二维涡流场进行分析时，本文选用矢量磁位作为未知函数计算磁场与涡流问题。对于三维涡流分析，本文采用A,必一A法。在建立控制方程时，考虑了电机的运动效应。

通过对永磁电机结构的研究，分别从设计磁路和设计转子两方面，针对减小永磁电机转子涡流损耗，提出了永磁电机结构优化设计方案。通过有限元软件仿真计算初步验证了方案的可行性。

关键词　永磁电机;涡流场;有限元;瞬态分析;谐波;优化

目录

摘要 3

第1章 绪论 5

1.1 永磁电机的发展 5

1.1.1 概述 5

1.1.2 永磁电机的种类 6

1.2 永磁电机电磁场计算国内外发展状况 7

1.3 本课题研究的目的和意义 8

1.4 本课题研究的内容及主要工作 9

第2章 永磁电机转子永磁体内的涡流场及其分析方法 10

2.1 电机电磁场的基本理论依据 10

2.2 永磁电机转子永磁体内涡流场分析的特点及其数学模型 10

2.3 永磁电机转子永磁体内涡流场的求解 11

2.3.1 求解电机电磁场问题的数学方法 11

第3章 永磁电机转子永磁体内涡流场的有限元分析 14

3.1 涡流场的有限元基本理论 14

3.1.1 有限元法的实施 14

3.2 转子永磁体内涡流场的有限元分析 15

3.2.1 涡流损耗大小的决定因素 15

参考文献 22

致谢 24