一种基于保角映射的考虑端部效应的准三维轴向磁通电机磁场解析模型

佟文明，荆明

(沈阳工业大学 国家稀土永磁电机工程技术研究中心，沈阳 110870)

0 引 言

轴向磁通永磁(axial flux permanent magnet,AFPM)电机以其高转矩密度、高功率密度、高效率以及轴向尺寸紧凑的优点，在风电、航空航天与新能源汽车等领域受到广泛关注[1]。AFPM电机不同于常规径向磁通电机，其磁场分布具有三维分布不均的特征，需要对其建立三维模型进行仿真分析，但三维有限元分析十分耗时，且计算结果受网格质量影响较大。因此，需要采用解析法，对AFPM电机的气隙磁场进行解析建模，快速、准确地得到电机气隙磁场分布，指导电机的设计。

常用的解析法分为等效磁路法、基于标量磁位的子域法、基于矢量磁位的精确子域法与保角映射法等。等效磁路法能够考虑不同负载情况下铁磁材料的饱和效应，但模型搭建较为繁琐，且对于齿槽转矩、转矩脉动等的计算精确度有限[2]；基于标量磁位的子域法建模简便，但模型建立时假设定子表面光滑无槽，需要结合其他方法对定子开槽进行考虑[3]；而基于矢量磁位的精确子域法，可以较方便的考虑定子开槽的影响，但随槽型变化与槽开口数的增加，边界条件更加复杂，求解较为困难[4]。保角映射是一种将复杂形状的多边形面域变换到规范面域的方法，从而将具有复杂边界条件的电磁场问题变得更加简单易求解，使用较为灵活[5-7]。

文献[6]指出，在使用保角映射法时，当多边形的顶点数大于3，保角映射函数将无解析解。L.N.Trefethen在Fortran平台上，开发出了适用于具有多顶点的多边形进行保角映射的工具箱SCPACK，以求得保角映射函数的数值解；……