永磁电机的磁场分析及磁路设计

 

 

之前，小编有详细介绍过永磁电机的永磁体设计及选择，可知该电机的永磁体设计主要由永磁体的形状及磁极的结构来决定的，且永磁体应能在指定的作业空间内产生所需求的磁场，永磁体所树立的磁场应具有一定的安稳性，磁功能随作业温度和环境的改变应在允许的范围内。

 

随着电机技术行业的不断发展，新结构和新原理的电机不断地涌现在各大市场，尤其是在永磁电机中，其自身的磁路结构灵活多样、磁场分布复杂，给磁路计算带来了很大的困难，难以得到准确的磁路计算结果。

 

要想保证设计计算的准确性，我们就需要进行磁场的数值计算与分析。那么永磁电机的磁场分析及磁路设计分别是怎样的呢？下面一同来看看吧！

 

永磁电机的磁场数值方法有这些，分别是：有限元法、有限差分法、边界单元法等，目前应用最为广泛的是有限元法，而有限元方法是在20世纪40年代被提出的，50年代用于飞机设计，六七十年代被应用到电磁工程领域。其最突出的几个优点分别如下：

 

①适用于具有复杂边界形状或边界条件、含有复杂媒质的定解问题；

 

②分析过程易于实现标准化，可得到通用的计算程序，且具有较高的计算精度；

 

③能求解非线性问题。因此有限元法特别适用于求解电机这类边界形状复杂、存在材料非线性的磁场问题。

 

而永磁电机的磁路设计就是根据对磁场的要求，合理地选择出磁路的参数和材料，设计出工艺上可行、特性满足要求、经济性好、能充分发挥材料性能的磁路。对于给定的磁路，可以唯一地得到其磁路的特性。

 

但是，如果给定磁路的特性要求，则可能有很多个磁路要满足要求，而设计的目的就是找到一个满足要求的磁路。一般的设计过程是这样的：首先根据磁路特性的要求，初步确定其大致的磁路结构，确定各部分磁路的尺寸和材料，然后运用合适的磁路计算方法计算出磁路的特性。如果最后的计算结果与性能要求之间的误差在允许的范围之内，则磁路设计完成；如果超出允许的范围，需要调整磁路的尺寸，甚至改变材料和磁路结构，直至得到合理的磁路。

 

因此，永磁电机的磁路设计主要在于确定磁路的总体结构、磁路的尺寸以及相应材料的选择。