基于磁网络模型的低成本永磁电机设计与分析.doc

基于磁网络模型的低成本永磁电机设计与分析

2.4万字 48页 原创作品，独家提交，已通过查重系统


摘要:电机分析设计初期阶段，常用的预测电机电磁场分布的方法主要有三种：数值解析法、有限元法和等效磁网络法。数值解析法计算精度高，但计算过程中存在大量的微偏分方程及边值问题，计算过程复杂；有限元分析法将电机模型剖分成大量足够小的计算单元，分析过程相当费时；动态等效磁网络法以电机内部实际电磁场分布情况为依据，将电机内部磁通分布较为均匀的区域等效成一个计算单元，避免了诸多粗略的假设和验公式，计算精度高，耗时少，最适合电机初期设计。
本文首先设计了一个Halbach永磁电机，针对平行和切向方向同时充磁且相互组合的Halbach阵列，使用一种分解和合成永磁体磁动势的方法，获得了Halbach永磁阵列的等效正弦磁动势（MMF）。然后以电机内部实际电磁场为基础，将电机等效成若干单元，建立电机各单元等效模型，以定子齿为磁路分支，考虑了永磁体漏磁和磁通饱和等影响，建立了9槽6极Halbach永磁电机的动态等效磁网络模型，并在动态等效磁网络模型基础上分析了Halbach永磁电机的电磁性能。最后利用有限元软件创建Halbach永磁电机的二维有限元模型，分析了电机电磁特性，分析结果同等效磁网络模型分析结果对比，验证了磁网络模型的有效性与准确性。

关键词：Halbach阵列，永磁电机，等效磁网络，有限元