武红斌 王柯人

1 引言

随着永磁材料以及计算机技术的发展和应用，电机的结构及设计出现了许多新的变化。由于永磁电机不需要外部励磁就能建立磁场，因此可使电机结构简单，尺寸减小，可靠性及效率提高。特别是稀土永磁材料，给永磁电机提供了更广泛的发展前景。然而，新材料的使用迫切需要有新的理论和方法去指导实际的电机设计。

永磁电机气隙磁场的分布是永磁电机设计的基本问题［1］。永磁电机的力矩及脉动情况等为设计者所关注的问题，都与电机气隙磁密波形的准确计算有密切的关系。目前，对于永磁电机气隙磁场分析和计算，学者们提出了很多种方法。这些方法大致可以分为有限元数值法和解析法两类，都基于一定的简化和假设，有着各自的使用范围和优缺点。

有限元数值分析法能够准确地计算气隙磁场，但在电机的优化设计中并不方便。解析法虽然精度稍差，但能准确表述影响磁场分布的参数，可以直观地调整参数，进行优化。

2 有限元分析法

永磁电机采用永磁体励磁，电机内部的电磁场分布较为复杂，采用传统的等效磁路方法分析一般比较复杂，而且可能会带来较大的误差，为保证计算的准确性，一般采用有限元法对电机内部电磁场进行数值计算。

2.1 编程进行有限元法数值分析［2］

有限元分析时的假设：

1）磁场沿轴向不变，因此可作为二维磁场处理。

2）磁场仅被限制在电机的内部，定子外部边界是零矢量磁位线，即Az=0。……