[程序员世界]郑州轻工业大学王明杰团队：如何计算永磁直线同步电机的空载磁场( 二 ) 团队介绍王明杰

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图1PMLSM精确子域模型
分三个子域：永磁体子域1、气隙子域2、槽子域3i ，各子域之间相互影响。采用直角坐标系，以标量磁位为变量计算磁场，以上三个子域均为拉普拉斯方程，由此得到各子域标量磁位的通解：

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根据各子域边界之间的关系，建立各边界条件系数方程。各子域交界处边界条件：

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以一台PMLSM为例，样机主要结构参数如表1所示，以此得到电机各子域气隙磁密。

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表1PMLSM结构参数
由精确子域解析模型得到的各子域磁密和有限元结果基本重合，证明了解析法的精确性。愈靠近齿槽表面，齿槽效应愈显著，解析结果很好反映了齿槽效应、端部效应对气隙磁场的影响。建立的PMLSM精确子域模型可精确快速计算出各个结构参数对磁密的影响，其解析精度几乎与有限元数值解一致。
【[程序员世界]郑州轻工业大学王明杰团队：如何计算永磁直线同步电机的空载磁场】与传统分层模型相比，分层模型思路直观、求解方便，而精确子域是分层模型求解区域的进一步细化。与有限元法相比，无需考虑模型剖分、各媒质区域剖分疏密合理程度、结构参数优化、后处理等造成的大量时间、精力投入，使计算效率大幅提高。
总之，精确子域法计算速度同磁路法，计算精度同有限元法，是一种处理复杂场域问题的高效解法，对电机齿槽力、端部力计算，以及电机的优化设计具有重要意义。
结论针对PMLSM传统解析模型在齿槽效应对气隙磁场影响的求解上存在局限性，综合考虑永磁体相对磁导率、槽高和槽与槽之间相互作用对不同媒质区域磁场分布的影响，提出建立了PMLSM精确子域模型解决齿槽效应引起的复杂磁场分析问题。推出了各子域标量磁位和磁密解析式，给出了各媒质区域相应的磁场分布，有限元结果表明解析结果精度较高，解决了槽与槽之间的齿槽效应及端部区域对气隙磁场的影响问题，为分析电机其它电磁参数及其电磁性能奠定了基础。
引用本文王明杰,徐伟,杨存祥,邱洪波,朱建国.基于精确子域模型的永磁直线同步电机空载磁场解析计算[J].电工技术学报,2020,35(5):942-953.WangMingjie,XuWei,YangCunxiang,QiuHongbo,ZhuJianguo.AnalyticalCalculationofNo-LoadMagneticFieldinPermanentMagnetLinearSynchronousMotorsBasedonanAccurateSubdomainModel.TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety,2020,35(5):942-953.