利用2维场，计算端部漏磁的问题

y1949b

在唐任远老师的《现代永磁电机》的【104】页，提出利用2个2维场来分别计算极间漏磁系数与端部漏磁系数。

我做了一个模型，来求解端部漏磁系数，对于【端部漏磁系数】，有些疑问。

按书中的意思，端部漏磁系数的模型，就是直接在【轴向】剖开电机，建立电机模型，然后用Az来除。

我建立的模型，如【图1】，是全模，静磁场

注意磁力线走向！我觉得这是很合理的，磁力线本就是要闭合的嘛，（但和电机的实际情况是不符合的）。

但看唐老师的书中，和相关论文，磁力线都是不闭合的，“直直”的走，那磁力线是上哪与人闭合去啊？  （但这是符合电机情况的，因为3d的话，磁力线与另一极闭合去了），但2d怎么做的呢？

希望把问题说清楚了，其实一言以蔽之,"永磁电机利用2维场，端部漏磁系数怎么求！"

注：图1 我建立的模型（全模）
      图2 我建立的模型 （1/4放大）
      图3 相关文献模型示意
      图4  相关文献模型磁力线图
      图5  【现代永磁电机】107页
      图6   【现代永磁电机】107页，磁场图

                  

最后,感谢您的帮助与讨论，若有需要，我可把模型发上。

eecomes

书上面磁力线的走向是对的，因为它设置的边界条件和你设置的不一样，书上面是用的无限远的边界求解出来的，我看了一下你的磁力线分布图，你设置的边界条件是0磁位边界吧，如果你设置为Balloon，出来的磁力线就应该和书上的差不多了。至于按书上说的方法去求漏磁系数，我研究了好久还是没搞定，我在永磁磁极两侧各取一个点，算出来的磁失位大小是相同的，很明显不符合那个公式的计算要求，估计是我哪里操作有问题

欧阳庆

气球边界才是对的求解方法,请看插图

y1949b

首先感谢eecomes 版主和欧阳前辈！ 你们说的非常对  ，确实是我加的边界的问题  ！

我换成了气球边界，磁力线走势合理许多，但如【图111】所示，端部漏磁非常的剧烈，【图222】为其得放大图，我选端部伸出长度我16mm  ，得到的端部漏磁有近2，这就不合理了，但从磁力线上看，是因为端部漏磁非常距离所致

我还出现了一个非常郁闷的问题
如【图333】所示
端部漏磁=|AZ1-AZ2|/|A3-AZ4|

AZ1=0.00369
AZ2=-0.00369（eecomes ，大小事差不多，理论上是一样的，差别是差个【符号】！再一减，相当于是2倍的关系，而不是减成0）
AZ3=0.00248
AZ4=-0.00248

我把3、4点换成5、6点  ，理论上得到的|AZ5-AZ6|  应该变小了才是，因为磁矢量的差值乘以长度，在2维场中就是磁通，5-6的磁通一定小于3-4  可！居然变大了，无奈了


我把模型也上传一下，希望大家能给看看   ，跟大家讨论一下！先谢谢了。

perch88

我觉得看一下B的矢量图就清楚了，图我就不贴了
56包括磁力线基本都是向上的
34包括的磁力线，从左到右是下、上、下，上下这种相反的要抵消
所以56包括的磁通比34的大

欧阳庆

(1) 从你求的结果看, |A1-A2|/|A3-A4|在2左右是有问题的,应该在1.3~1.5左右;原因是磁场的边缘效应, 和定子铁心部分的磁导率不是无穷大,及机壳的轴向长度有关,这就造成了端部磁矢量位过高;
(2) A3-A4值小于A5-A6, 从磁矢量位图中的大小就可见一斑, 5,6点的矢量位,远比3,4点大,

y1949b

欧阳前辈认为这台电机为例  

模型做何修改  能得到合理的  正确的端部漏磁系数呢？

欧阳庆

我想应该能得到你所想要的结果.

y1949b

就是说 不做修改  ？

jygan

不知怎的，我无法看到贴图，更无法下载．但我看了唐老师的书，书中介绍的是空载漏磁系数的计算方法，磁力线图也是在空载条件下得到的．如果是负载的话，磁力线和磁位值都会不一样．另外，电机端盖与端部之间距离的大小会影响到漏磁．我认为在建模时将机壳和端盖画上，然后画上background, 取气球边界，这样更接近实际磁路．
供参考．

欧阳庆

应做适当的修改,才能有较理想的结果. 望将结果与做法公布;

y1949b

依旧是磁力线弯曲程度过大  怎么看都觉得不对 虽然我已经做上机壳了

jygan

我认为这样建模计算是对的，唐老师书上的图是用自然边界条件，因此磁力线垂直穿入边界，这样模拟的边界是铁磁物质的机壳，这对于永磁直流电机是正确的，但对于我们现在的永磁无刷直流电机，则应根据实际电机的几何结构来建模，应该用我前面说的来建模．为了说明问题，我把电机的模型作了修改，来模拟出唐老师书上相似的磁力线图，如下图所示，将转子铁心延长到与机壳相连，这样永磁体与转子铁心的几何关系与唐老师书中的永磁直流电机的情况相似了．结果见下图，如果改变永磁体的尺寸，并用铁氧体，同时将端盖更靠近转子并把它设为无穷大磁导率，则更接近书上的磁力线图了．

jygan

这是改变永磁体厚度，并用铁氧体(Ceramic8D Br=0.4)后的磁力线图，看下半部分空白区域的磁力线，该区域等效于唐老师书上的情形，可见与书上很相近．

欧阳庆

y1949b, 虽然我没做进一步的分析,但有人做了, 正如之前说的将有些东西作理想处理, 就会得到正确结果. 还请jygan, 在图中作进一步的解释说明,以便他人理解.

y1949b

我只是对 【将转子铁心延长到与机壳相连】  有些疑惑  ，实际电机并不是这样的啊

jygan

这只是模拟与唐老师书上永磁直流电机一样的情形，以便比较．实际计算时只需按实际电机的结构建模，要包括机壳和端盖，这样的结果就是可靠的．我上面的两张图只是为了比较而改了电机的转子铁心长度．

jygan

我把图再帖一下，注意下半部分中用粉红色线框出来的区域，它与书上的情况相一致，我延长转子铁心的目的就是为了模拟出与书上一样的情形．

y1949b

我按实际的做了一个  看起来还可以  
觉得还是3d来算能准确点

初步的思路是  在一极永磁体上建立个曲面 对Bmag面积分 得到Φm
再在这极对应的紧贴定子部分 建立一个曲面 轴向长为 铁心长+绕组伸出长 对Bmag面积分 得到Φ

漏磁系数=Φm/Φ
初步的想法，3d不是很熟 ，摸索一下

jygan

理论上讲这是三维问题，用三维计算所得结果会更准确．只是运算时间长一些．试试看．