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近年来,随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁电机在国防、工农业生产和日常生活等方面获得越来越广泛的应用。永磁电机具有体积小、效率高等优点,因此,现代航天电机越来越多地采用永磁电机。电机的运行是一个非常复杂的物理过程,涉及到电磁场、温度场、流体场、应力场等物理场。通过准确的仿真计算分析,便于我们准确掌握电机内电磁场和温度分布情况,及时改变电机设计参数,进而对优化永磁电机设计方案,减少设计成本,提高电机运行效率具有重要意义。 在分析国内外研究现状和相关技术的基础上,本文采用间接耦合法,即通过将第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合,进行了以下工作: 首先根据传统计算电机损耗的方法,针对一款航天电机计算了其损耗,同时提出如何利用电磁场分析软件Ansoft maxwell快速计算电机损耗,通过比较,可以知道传统计算误差远远大于Ansoft maxwell计算结果。 其次介绍了温度场基础理论,提出电机绕组和定子铁心导热系数的等效处理方法,通过有限元分析软件ANSYS workbench合理网格划分及确定边界条件,确定散热系数等,计算电机温度场,得出电机定子铁心、绕组、永磁体等各部分温度分布,为电机最热部分的优化设计及绕组等绝缘材料的耐热等级的选取提供了依据。 然后分析计算了永磁电机的永磁体与护套间的配合在高温、高速下会发生应力变形,需要准确计算过盈量,通过理论分析和实际计算,为电机机械结构的设计与装配提供了理论依据。 最后对由装配及温度变化带来的不平衡磁拉力进行计算分析,得出了不平衡磁拉力与偏心量的关系以及温度变化引起永磁体磁性能下降进而影响到不平衡磁拉力的大小。