[发明专利]一种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法

权利要求书

1.一种基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：简化物理模型

采用以下简化：①忽略定子齿槽效应，认为磁场线垂直进入定子磁路；②认为沿圆周展开后的转子和定子长度相等，即将原扇形求解域简化为矩形；③忽略铁磁材料磁导率的非线性及随温度的变化，认为其为常数；④忽略转子除大齿外的齿槽效应；⑤忽略电机端部效应，将其简化为二维磁场问题，采用实际模型的一半作为求解域；

第二步：确定数学模型

根据物理模型的数学表示布置模型的节点，其中等效转子的半周长度为：πD₂/2，其中D₂为转子外径，转子的外径半周长对应的就是最后简化模型的长度；

根据麦克斯韦方程组，确定物理模型内部、交界面、外边界的数学方程：

式中，

n：交界面处的法向方向

μ₁、μ₂：隶属于两边不同媒质的磁导率

A1、A2：两边区域的磁势

J_s、电流的实数、复数形式

w：电流的角频率

σ：电导率

j：虚数

矢量磁场的复数形式

第三步：区域分解方法与径向基无单元方法耦合

根据物理模型的不同区域的电磁特性进行区域划分，并将径向基无单元方法应用求解得出要求的径向基函数的系数；

第四步：结果分析

将求解得出的径向基函数的系数代入径向基函数，最终求出要求的点的结果：磁场三维分布以及磁力线分布。

2.如权利要求1所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于：所述第二步中根据物理模型的数学表示布置模型的节点具体为：根据模型的各个区域的电磁特性以及模型的形状进行划分，相同电磁特性的划分为一个子区域，再进行均匀布点。

3.如权利要求1所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于：所述第三步中区域划分的规则为：根据模型的特性和形状，将具有相同电磁特性的一块区域划分为一类。

4.如权利要求3所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于：所述第三步中将径向基无单元方法应用求解得出要求的径向基函数的系数具体为：所述划分的不同区域之间通过交界面方程联立起来，选取Multiquadrics(MQ)径向基函数：

式中，

μ₁：空气磁导率μ₁＝4π×10^-7H/m

μ₂：铁芯磁导率μ₂＝4π×10^-4H/m

c：径向基函数的形状参数

和分别表示两边子区域的矢量磁位

和分别表示预处理后得到的关于每个节点的基函数；

方程组(1)经区域分解后产生新的等价方程：

LAi*=finΩiAi*=gon∂ΩiI∂ΩAi*=0onΓ---(2)]]>

1)先通过求解方程组(2)，分别算出和的和和表示求解子区域的闭包，和表示在不考虑边界影响的情况下求出的矢量磁位；

2)在临界边上重新布置的点x_k(k＝1，...，N)，通过求解方程组(3)，对于与临界边相关的每一个区域，每一个x_k都可以求出对应于与之相关的子区域的基函数

3)将重新布置在临界边上的点x_k代入方程(4)，其中k＝1，...，N可得N*N矩阵，求解即可得到N个未知量系数a_k，所述a_k即为所述要求的径向基函数的系数。

5.如权利要求4所述的基于无单元方法的大型汽轮发电机磁场特性分析方法，其特征在于：所述第四步中将求解得出的径向基函数的系数代入径向基函数，最终求出要求的点的结果具体为：将求解得出的径向基函数的系数a_k代入即得到整个区域中各个子区域的解，最终求出要求的整个区域的结果：磁场三维分布以及磁力线分布。