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電動(dòng)汽車用永磁無(wú)刷直流電機(jī)的有限元分析

作者: 時(shí)間:2013-01-17 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


3.6.1 求解后得到的基本數(shù)據(jù)是磁矢量的Z軸分量AZ,由AZ可以得到派生數(shù)據(jù)[4]

(1)計(jì)算磁通Φ

根據(jù)斯托克斯定理可得:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/238621.htm

通過(guò)曲面a磁通等于磁矢位沿這個(gè)面的邊界線的閉合線積分。這通常比用磁密B計(jì)算容易得多。
(2)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

(3)畫磁力線

二維磁場(chǎng)的B只有兩個(gè)分量,比如Bx、By,而A只有一個(gè)分量Az,簡(jiǎn)寫為A。在二維場(chǎng)中,磁力線就是等A線。

3.6.2 映射結(jié)果到某一路徑上

POST1的一個(gè)最有用、功能最強(qiáng)的特征是能夠映射任何結(jié)果數(shù)據(jù)到模型的任意一條路徑上。這樣一來(lái)就可以沿該路徑執(zhí)行許多數(shù)學(xué)運(yùn)算和微積分運(yùn)算,從而得到有意義的計(jì)算結(jié)果。有用的附帶好處是,能以圖形或列表方式觀察結(jié)果項(xiàng)沿路徑的變化情況。
(1)定義電機(jī)中的氣隙為一條路徑。

(2)將磁感應(yīng)強(qiáng)度B的徑向分量Br映射到路徑上。
(3)沿路徑顯示數(shù)據(jù),如圖7所示。

3.6.3 用麥克斯韋應(yīng)力張量法計(jì)算轉(zhuǎn)矩[4]

麥克斯韋應(yīng)力張量法是由電磁場(chǎng)理論推導(dǎo)出的轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法。在二維電磁場(chǎng)中,作用于電機(jī)定子或轉(zhuǎn)子上的切向電磁力密度電磁轉(zhuǎn)矩由切向力產(chǎn)生,如果沿半徑為r的圓周積分,則電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為:

Br,Bθ分別為半徑r處氣隙磁密的徑向和切向分量。

4 結(jié) 語(yǔ)

電磁場(chǎng)是電機(jī)能量傳輸?shù)暮诵?,利用有限元方法?duì)電機(jī)電磁場(chǎng)參數(shù)的分布和大小可進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)值計(jì)算,可見(jiàn)ANSYS軟件是電機(jī)設(shè)計(jì)的有力輔助工具。根據(jù)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),我們對(duì)其設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。編寫了《永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)程序》和《永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)電磁場(chǎng)數(shù)值分析程序》,前一個(gè)程序的計(jì)算結(jié)果作為后一個(gè)程序的輸入數(shù)據(jù),我們?nèi)〈怕酚?jì)算法速度快的優(yōu)點(diǎn),大量的計(jì)算(包括優(yōu)化計(jì)算)都用磁路法進(jìn)行,磁場(chǎng)分析法只用于核算電磁轉(zhuǎn)矩等參數(shù),計(jì)算次數(shù)較少,這樣經(jīng)過(guò)兩個(gè)程序若干次輪換計(jì)算,可以得到比較滿意的結(jié)果。我們認(rèn)為用磁路計(jì)算和磁場(chǎng)分析相結(jié)合設(shè)計(jì)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的方法是成功的。通過(guò)磁場(chǎng)分析,我們發(fā)現(xiàn)仍有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究,例如轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)問(wèn)題,采用六相或五相,電機(jī)的力矩特性更為合理。

參考文獻(xiàn):
[1] 周元芳,肖仁山,梁京章,等.稀土永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研究[J].廣西電力技術(shù),1996(2):1.
[2]King-Jet Tseng,G.H.Chen.Computer-AidedDesign and Analysis of Direct-Driven Wheel MotorDrive[J].IEEE Transactions on Power Electronics,1997,12(3):518.
[3] ANSYS電磁場(chǎng)分析指南[M],2000.
[4] 胡之光.電機(jī)電磁場(chǎng)的分析與計(jì)算[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1982.(end)


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