摘要
电机已经成为现代工业、生活等各个方面不可缺少的电磁装置，随着信息技术与材料技术的不断进步出现了多种多样的新型电机。永磁电机是其中的重要代表，包括磁通切换永磁电机、横向磁通永磁电机和轴向磁通永磁电机等。当前多采用有限元法对新型永磁电机的磁场和热场进行分析，有限元法具有能够考虑材料的非线性特性和计算精度高的优点，能够准确获得复杂结构电机的性能。然而由于新型永磁电机的结构相对比较复杂，需要设计的参数较多，采用有限元法进行电机优化设计时耗时非常长。解析法和磁网络法则具有计算速度快的优点，但解析法由于难以考虑电机铁心中的磁饱和的影响故难以应用于复杂结构电机的性能分析。因此本文使用磁网络法对特殊结构永磁电机的磁场进行计算。本文应用磁网络法分别分析了爪极永磁电机和轴向叠片磁通切换永磁电机，对现有的磁网络模型进行了一些改进和补充。本文主要工作分为以下几个部分： (1)第一部分对磁路理论进行了详细推导，解释了“场化路”计算的思想和转化步骤；给出一般磁阻的计算公式以及磁动势源的等效方法；与电路理论进行类比，指出磁路和电路具有很大相似性，讨论磁路和电路的异同点以及产生的原因；解释磁网络相对与传统磁路法的不同之处；给出磁网络的求解以及后处理方法。 (2)第二部分完成对爪极永磁电机的三维磁-热网络耦合模型建模。首先建立爪极永磁电机的磁网络模型，其次以磁网络为基础建立热网络模型，保持磁网络基本拓扑结构不变，将磁网络模型变化为热网络模型；给出磁、热网络的耦合方式。并将磁-热耦合模型计算的磁场和热场结果分别与有限元方计算结果进行对比，验证耦合模型的准确性。 (3)第三部分完成对轴向叠片磁通切换永磁电机的磁网络建模。首先介绍磁通切换永磁电机的运行原理；其次提出二维平面上的叠片结构的磁网络建模方法，并将其用于轴向叠片磁通切换永磁电机磁网络建模；最后将磁网络计算结果与有限元方法进行比较，给出了磁链、反电动势、气隙磁密、转矩等电磁性能对比结果验证磁网络模型的准确性。
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