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永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有效率高，功率密度大及控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種驅(qū)動(dòng)裝置和伺服系統(tǒng)中。以往在電機(jī)設(shè)計(jì)中采用的傳統(tǒng)計(jì)算方法是引入一些修正系數(shù)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，如氣隙系數(shù)等，將電機(jī)中復(fù)雜的磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化和近似，轉(zhuǎn)化為一些集中參數(shù)，如電抗、磁動(dòng)勢(shì)、磁通等，再利用等效電路計(jì)算電機(jī)的性能，該方法簡(jiǎn)便高效，能滿足一般工程設(shè)計(jì)的精度要求，但計(jì)算繁瑣工作量大，效率低。近年來(lái)隨著永磁無(wú)刷直流電機(jī)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這種傳統(tǒng)的計(jì)算方法已經(jīng)無(wú)法滿足目前對(duì)電機(jī)的高精度要求，要保證設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與有限元分析。
近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多用于電磁場(chǎng)有限元數(shù)值計(jì)算的軟件，使得有限元數(shù)值計(jì)算和分析方法在電機(jī)設(shè)計(jì)中得到愈來(lái)愈多的應(yīng)用是一款功能強(qiáng)大易于操作使用的二維電磁場(chǎng)有限元數(shù)值計(jì)算與分析軟件， 它基于麥斯韋微分方程，采用有限元離散形式，將電磁場(chǎng)計(jì)算轉(zhuǎn)化為龐大的矩陣求解，因此，結(jié)果較傳統(tǒng)的計(jì)算方法在精度上和效率上有很大程度的提高。
本研究利用有限元分析工具建立了永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的二維有限元仿真模型，并對(duì)電動(dòng)機(jī)空載和負(fù)載電磁場(chǎng)進(jìn)行了有限元分析，分析結(jié)果為電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)和依據(jù)電機(jī)二維瞬態(tài)分析基本原理在電動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，磁場(chǎng)、力及速度等物理量都隨時(shí)間而變化，并且相關(guān)參數(shù)的變化多為非線性。因此，需要進(jìn)行瞬態(tài)分析以精確確定參數(shù)變化情況，瞬態(tài)磁場(chǎng)分析理論。
在分析磁場(chǎng)問(wèn)題時(shí)，為了求出場(chǎng)量(如磁感應(yīng)強(qiáng)度D)與場(chǎng)源(如電流、永磁體) 間的關(guān)系，引入矢量磁位A，它是空間坐標(biāo)的函數(shù)，單位為YJS3，磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度與矢量磁位間滿足式中C為磁感應(yīng)強(qiáng)度，Z為磁場(chǎng)強(qiáng)度，a為源電流密度。對(duì)于涉及運(yùn)動(dòng)的電磁場(chǎng)問(wèn)題，進(jìn)行瞬態(tài)分析的麥克斯韋微分方程為為永磁體的矯頑力。B為運(yùn)動(dòng)物體的速度，為電導(dǎo)率由上式可以獲得模型中每一點(diǎn)在不同時(shí)間段的矢量磁位，進(jìn)而可以得到每一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和感應(yīng)強(qiáng)度。
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