外转子无刷直流电机的有限元分析

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     第三章  外转子无刷直流电机的尺寸确定
      3.3  本章小结
      本章根据某用户对要设计的外转子永磁无刷直流电机给出的额定数据和技术指标
要求，通过分析选定了其结构，通过电磁路的设计方法对该电机进行了尺寸估算。根据
对转子机壳外径的限制选取了电机的转子外径，由无刷直流电机的主要尺寸关系式确定
了其主要尺寸，并根据无刷直流电机的设计经验和相关理论确定了电机的极对数、相数、
槽数和初选了极弧系数，确定了电机的绕组结构等。确定了电机各部分材料的选取，并
核算了槽满率，确定了电枢绕组的每相串联匝数。
      第四章 外转子无刷直流电机的有限元分析
      本文是首先通过电磁路的计算初步得出电机的尺寸，然后通过自编电磁场解算程序核算电机的性能，如果性能不合要求则调节某些尺寸直至满足要求，其中要经过多次反复，当然我们也可以采用优化算法来节约成本。其中，尺寸估算已在上一章讲述，在此，讲述具体的有限元分析原理和过程。 本文基于 Visual C++开发平台，首先编写了一套基于 Delaunay 算法的三角形网格自动生成算法程序，对求解域进行网格剖分，然后再编写有限元计算程序，由此得出电机的静态特性，并通过有限元后处理计算电机的电磁转矩，最后得出其机械特性。
      4.1  电磁场有限元计算
      有限元法是把变分原理和剖分插值相结合用来求解偏微分方程的一种数值计算方法。它的特点是：不是直接求解微分方程，而是求解与之等价的变分问题；把变分问题离散化，用有限个节点上的函数值来近似连续的真解函数，得到一组以节点函数值为未知数的联立方程组，用计算机来求解方程组。它的优点是：单元剖分灵活（可以剖成三角单元，也可以剖成矩形单元），其边可以是直线，也可以是曲线，边界处理方便；对精度要求较高的地方可以局部加密，还可以用高阶插值提高精度；并具有算法统一和通用的优点。有限元的后处理包括场图的绘制，磁感应强度、气隙磁感应强度分布曲线、电流密度及有关参数等的求取。有时为了计算上的方便，有的被并入有限元程序。