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永磁同步电机的有限元模型
永磁同步电机的有限元模型是通过将电机分割成许多小的单元，
每个单元都可以用数学模型来描述电磁和机械特性。
具体而言，有限
元模型主要包含三个方面的内容：电磁方程、磁路方程和机械方程。
其中，电磁方程用于描述电机的电磁特性，磁路方程用于描述电机的
磁场分布，机械方程用于描述电机的机械特性。
电磁方程主要包括磁场方程、电场方程和运动方程。
其中，磁场
方程描述了磁场的生成和变化，电场方程描述了电势的分布和变化，
运动方程描述了电机的运动状态和电势之间的关系。
磁路方程主要针
对电机的磁路结构，通过磁通量连续性条件和磁动势平衡条件，求解
出电机中各个磁路单元的磁通量和磁动势分布。
机械方程则包括动力
学方程和转矩方程，用于描述电机的机械性能，包括加速、减速、转
矩和扭矩等物理量。
通过对这些方程进行数值求解，可以得到各个单元的电磁、磁路
和机械状态参数，进而得出整个电机的电磁、磁路和机械性能。
这样，就可以用有限元模型来模拟和分析永磁同步电机在不同工况下的性能
表现，如转速、转矩、效率和功率因数等，为电机的设计和优化提供
基础和参考。
合肥工业大学博士后学位论文磁力机械的有限元分析及其特性研究姓名：杨红申请学位级别：博士后专业：机械理论与设计指导教师：赵韩20011101摘要合肥工业大学博士后研究工作报告摘要现代科学技术革命给人类带来了高度发展的现代文明，造就了。
批新学科和新产业的诞生。
磁力机械学是近十余年来发展起来的无污染、节能、覆盖面广的综合性科学，这门科学一出现就显示出它强大的生命力，并在相关的技术领域得到广泛应用和研究。
如：节能、环保、制造、机械、医学、农业、生物、国防等领域，而且其应用范围还在不断扩大。
节能和环保是人类可持续发展中面临的两大问题。
从今后科学技术发展趋势来看，溶入高新技术，保护人类生存环境是应用技术的研究主题。
作为磁力机械学理论的应用——磁力技术，既能达到节能目的，又能满足环保要求，是符合可持续发展的绿色制造技术。
所以，磁力机械学及磁力应用技术将在机械学领域扮演愈来愈重要的角色，为人类的可持续发展做出贡献。
首先本文简要介绍了永磁材料的发展及其特性，以及永磁材料在机械部件中的应用，总结了磁力机械的种类以及电磁场问题的若干研究方法，并着重介绍了有限元法在磁力机械学领域应用与研究的基本思想。
其次详细介绍了二维平面磁场和二维轴对称磁场的数学建模方法，这是全文的理论基础。
为了在保证足够精度的条件下减小计算的工作量，本文采用四节点四边形单元对求解区域进行剖分，系统地推导出等参单元的有限元分析方法。
强加边界条件的处理，以及对称性和周期性条件的利用，使有限元计算模型得到缩减，从而使数据的准备工作和计算工作量大幅度地降低。
再次本文计算了稀土永磁齿轮和磁性联轴器的传动磁场，建立起它们的二维平面有限元模型。
对于径向磁性联轴器，可以利用传动磁场的对称性条件和周期性边界条件，缩减联轴器的求解区域，极大地减小了有限元离散方程的建立规模：在有限元计算中，由于剖分网格的形状以及疏密程度极大地影响计算结果的精度以及计算规模，文中详细研究了永磁体、气隙以及扇形区域中四边形剖分过程，防止生成退化的四边形单元，在保证精度的同时极大地缩减了计算时间。
双转子径向永磁电机的设计与有限元分析3曹江华, 杨向宇, 肖如晶(华南理工大学,广东广州 510640) 摘 要:介绍了双转子径向永磁电机的基本结构、原理及特性,采用解析法分析了其电感参数的计算,并给出了设计依据,最后利用有限元法对所设计的电机进行了静态磁场的分析和电感计算值的验证。
结果表明,双转子径向永磁电机在磁场上可看作由共用定子铁心的两个传统内、外转子永磁电机并联而成,而电感计算则可看作串联,电感的解析值与有限元计算值吻合得较好,证明了电机分析和设计的可行性。
关键词:双转子径向永磁电机;电感计算;有限元分析中图分类号:T M302∶T M351 文献标识码:A 文章编号:167326540(2010)0120008205D esi gn and F i n ite 2Elem en t Ana lysis of D ua l 2RotorRad i a l 2Flux Per manen t M agnet M otorCAO J iang 2hua, YAN G X iang 2yu, X I AO R u 2jing(South China University of Technol ogy,Guangzhou 510640,China ) Abstract:Dual 2r ot or radial 2flux per manent magnet mot or can substantially i m p r ove the t orque density and effi 2ciency .Its basic structure,operati on p rinci p le and characteristics were intr oduced,calculating the inductance by an 2alytic method and giving the design basis .I n additi on,the finite 2ele ment method was used t o analyze the static mag 2netic field and the effectiveness of the calculated inductance was p r oved .The results showed that the magnetic field of dual 2r ot or radial 2flux per manent magnet machines can be regarded as a parallel combinati on of t w o traditi onal inner and outer per manent magnet mot or shared a common stat or core and the inductance was f or med in series .Moreover,the inductance values calculated by the analytic and finite 2ele ment method match well and thus verify the feasibility of the analysis and design of the machine .Key words:dua l 2rotor rad i a l 2flux per manen t magnet m otor;ca lcul a ti on of i n duct ance;f i n ite 2ele m en t a 2na lysis3广州市科技计划项目(2008Z12D421)0 引 言高转矩密度和高效率是电机最重要的两个指标,这两方面的改进一直是电机研究的重点。
湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)诚信承诺书本人慎重承诺和声明：所撰写的《永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。
设计(论文)的研究成果归属学校所有。
学生(签名)年月日湖南工程学院应用技术学院毕业设计（论文）任务书题目：永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析姓名 ***** 系************ 专业电气工程及其自动化班级 **** 学号 ************ 指导老师 ******* 职称 ****** 教研室主任 ******一、基本任务及要求：1、基本数据：1）额定功率：P N =7.5K W2）连接方式：Y3）额定电压：U N =400V4）额定转速：n N =1500r∕min5）相数： m=36）功率因数：cos =0.97）效率：η= 0.948）冷却方式：空气冷却2、本毕业设计课题主要完成以下设计内容：（1）按所给定技术要求完成永磁同步发电机的电磁设计方案；（2）用ANSOFT或ANSYS有限元法对发电机磁场进行仿真研究；（3）说明书编制。
二、进度安排及完成时间：2月27 日—— 3月 10日：查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告3月11 日—— 3月 23日：毕业实习、撰写实习报告3月24 日—— 4月 25日：毕业设计（电磁设计）4月 26日—— 5月 20日：毕业设计（磁场有限元分析）5月下旬：毕业设计中期抽查5月21 日——6月1日：撰写毕业设计说明书（论文）6月2 日——6月9日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP 6月10 日——6月12日：毕业设计答辩前言随着现代工业的高速发展，能源的需求量也日益增加。
电能作为现代工业中最重要的二次能源，也发挥着越来越重要的作用。
而电机作为电能的生产者和主要的消费者，它的需求量在工业制造中占有很大的比例。
永磁无刷直流电机的设计与电磁分析1.确定电机的功率需求：根据应用场景和使用要求，确定电机所需的功率大小。
功率通常由电机的输出扭矩和转速来决定。
2.选择永磁体：根据电机的功率需求选择适当的永磁体。
永磁体的质量和磁场强度会直接影响电机的性能。
3.确定电机的结构参数：根据电机的功率和永磁体的特性，确定电机的尺寸和结构参数。
包括定子绕组的匝数、绕组的截面积、铁芯厚度等。
4.确定永磁体的磁路：根据电机的结构参数和永磁体的特性，设计电机的磁路。
通过优化磁路结构，提高电机的磁场分布和效率。
5.优化电机的绕组设计：根据电机的功率需求和电流大小，优化电机的绕组设计。
绕组的材料和截面积决定了电机的耐受能力和效率。
电磁分析是永磁无刷直流电机设计中的重要环节，主要包括电机的磁场分布和效率分析。
电磁分析主要通过有限元建模和仿真分析来实现。
1.有限元建模：将电机的结构参数、永磁体的特性和绕组的设计转化为电机的几何模型。
通过建立几何模型，将电机分为不同的区域和网格，计算每个区域的磁场分布和电磁力。
2.磁场分布分析：根据几何模型和边界条件，计算电机中各个区域的磁场分布。
通过计算磁场分布，可以了解电机的磁场强度、磁通分布和磁能分布等。
3.效率分析：根据磁场分布和绕组参数，计算电机的电磁力、电流和功率损耗等。
通过计算效率分布，可以评估电机的性能和工作效率。
4.仿真分析：通过仿真模拟，模拟电机的动态性能和控制特性。
可以评估电机的加速度、动态响应和调速范围等。
以上是永磁无刷直流电机设计与电磁分析的基本内容，通过合理的设计与分析，可以提高电机的工作效率和性能。
同时，还可以优化电机的结构和材料，减轻电机的重量和体积，提高电机的功率密度和综合性能。
