吴卫萍，任莹晖

(1.广东松山职业技术学院 机械工程系，广东 韶关　512126;2.湖南大学 机械与运载工程学院，长沙　410082)



轴向磁通电机三角棱镜牛顿非线性二维有限元离散求解

吴卫萍1，任莹晖2

(1.广东松山职业技术学院 机械工程系，广东 韶关512126;2.湖南大学 机械与运载工程学院，长沙410082)

摘要：针对轴向磁通电机存在的非线材料特性，导致饱和发生时，会出现具有特定依赖性径向坐标上的磁矢量具有潜在损失的问题，提出一种轴向磁通电机三角棱镜牛顿非线性二维有限元求解方法。首先，对轴向磁通电机非线性静磁方程进行研究，并设计基于牛顿迭代的模型线性化求解过程；其次，针对轴向磁通电机存在的三维容易导致非线性求解过程过于复杂的问题，提出一种基于径向对称的降维方法，并在此二维模型基础上进行有限元离散化，然后利用锥形三角棱镜方式对模型积分域进行分解，结合加权残值法求取磁场强度的二维垂直分量，实现模型求解过程简化；最后，通过四个测试案例及永磁轴向磁通电机进行模拟，验证了算法的有效性。

关键词：轴向磁通电机；三角棱镜；牛顿迭代；有限元；离散模型

0引言

在诸如电机等电磁装置中使用的铁磁性磁芯材料一般要求处于早期饱和工况下[1]。这类系统可通过静磁场或Maxwell方程准静态子集进行描述。而在饱和材料存在情况下，该公式可由固定点技术进行线性化，例如，偏振方法[2]，连续替换技术[3]或牛顿方法[4]，但是线性化后的模型精度并不能很好的保证。……