本文選題：永磁電機(jī)　切入點(diǎn)：精確子域模型　出處：《華中科技大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：電機(jī)是一種依據(jù)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置,對(duì)于這一物理對(duì)象主要有兩種分析觀點(diǎn)：路的角度和場(chǎng)的角度。以路的觀點(diǎn)看待電機(jī),是把磁場(chǎng)問題轉(zhuǎn)化為磁路問題,將磁勢(shì)、磁阻和磁通類比于電路中的電勢(shì)、電阻和電流,形成了以電路原理為基礎(chǔ)的電機(jī)學(xué)理論；以場(chǎng)的觀點(diǎn)看待電機(jī),則重點(diǎn)關(guān)注以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)的場(chǎng)量,如磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、電流密度、電場(chǎng)強(qiáng)度等等,形成了以電磁場(chǎng)原理為基礎(chǔ)的電機(jī)電磁場(chǎng)理論。本文的工作主要圍繞電機(jī)電磁場(chǎng)的解析計(jì)算展開,包括二維恒定磁場(chǎng)和二維磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)兩類問題。 對(duì)于二維恒定磁場(chǎng),在詳細(xì)綜述表貼式永磁電機(jī)二維磁場(chǎng)解析法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)建立了開口槽結(jié)構(gòu)的表貼式游標(biāo)永磁電機(jī)、半開口槽結(jié)構(gòu)的表貼式雙三相永磁同步電機(jī)、定子上開有輔助槽結(jié)構(gòu)的表貼式游標(biāo)永磁電機(jī)以及開口槽結(jié)構(gòu)的表面埋入式永磁電機(jī)等四類電機(jī)的精確子域模型,重點(diǎn)推導(dǎo)了不同類型子域下通解的產(chǎn)生過程,討論了子域分析技術(shù)中的諧波系數(shù)縮放問題,研究了利用周期邊界條件在提高求解效率方面的應(yīng)用,并以相應(yīng)樣機(jī)為例,對(duì)氣隙磁密和相關(guān)電磁性能進(jìn)行了解析預(yù)測(cè),并用二維有限元法作為驗(yàn)證工具,得到了滿意的結(jié)果,為電機(jī)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一種行之有效的途徑。 對(duì)于二維磁準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng),主要研究表貼式永磁同步電機(jī)運(yùn)算電感這一特定問題。詳細(xì)綜述了永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子渦流損耗的解析計(jì)算模型和有限元計(jì)算方法,比較了電阻限制性渦流和電感限制性渦流的區(qū)別,并將電感限制性渦流解析模型拓展到表貼式永磁同步電機(jī)運(yùn)算電感的解析求解。分別以靜測(cè)法和穩(wěn)態(tài)異步運(yùn)行測(cè)試法為出發(fā)點(diǎn),相應(yīng)地使用復(fù)數(shù)功率平衡思想和磁鏈法思想得出“永磁體為連續(xù)環(huán)形區(qū)域”這一假設(shè)條件下的運(yùn)算電感解析表達(dá)式,進(jìn)行了有限元驗(yàn)證以及瞬態(tài)參數(shù)求解。 最后,在本文工作的基礎(chǔ)上,展望了課題的未來研究方向。
[Abstract]:The motor is an electromagnetic device which can realize the energy conversion according to the principle of electromagnetic induction. There are two kinds of analytical viewpoints for this physical object: the angle of the road and the angle of the field. To treat the motor from the point of view of the road is to transform the problem of the magnetic field into the problem of the magnetic circuit. By analogy of magnetic potential, magnetoresistance and flux to electric potential, resistance and current in a circuit, a theory of motor science based on circuit principle is formed, and the field quantity based on Maxwell's equations is focused on from the viewpoint of field. Such as magnetic induction intensity, magnetic field intensity, current density, electric field intensity and so on, the theory of electromagnetic field of motor is formed based on the principle of electromagnetic field. There are two kinds of problems including two dimensional constant magnetic field and two dimensional quasi static magnetic field. For the two-dimensional constant magnetic field, on the basis of a detailed review of the two-dimensional magnetic field analysis method of the surface permanent magnet motor, the open slot structure of the surface paste permanent magnet motor and the semi-open slot structure of the surface paste double three-phase permanent magnet synchronous motor are established in detail. The accurate subdomain models of four kinds of permanent magnet motors, such as surface embedded permanent magnet motor with auxiliary slot structure on stator and surface embedded permanent magnet motor with open slot structure, are derived, and the generation process of general solution in different subdomains is deduced. The problem of harmonic coefficient scaling in subdomain analysis technology is discussed. The application of periodic boundary condition in improving the efficiency of solution is studied. The air gap magnetic density and related electromagnetic properties are analytically predicted by taking the corresponding prototype as an example. Using the two-dimensional finite element method as the verification tool, the satisfactory results are obtained, which provides an effective way for the optimal design of the performance of the motor. For the two-dimensional quasi static magnetic field, this paper mainly studies the special problem of the operational inductance of the permanent magnet synchronous motor (PMSM). The analytical calculation model and the finite element method of the rotor eddy current loss of the PMSM are summarized in detail. The differences between resistive and inductive eddies are compared. The analytical model of inductance restrictive eddy current is extended to the analytical solution of the operational inductance of permanent magnet synchronous motor (PMSM). The static test method and the steady-state asynchronous operation test method are taken as the starting point respectively. Based on the idea of complex power balance and the idea of flux chain method, the analytical expression of operating inductance under the assumption that the permanent magnet is a continuous annular region is obtained. The finite element method is used to verify the expression and the transient parameters are solved. Finally, based on the work of this paper, the future research direction of the subject is prospected.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM351

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