Halbach型磁體陣列永磁平面電機(jī)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、隨著精密加工行業(yè)的發(fā)展，對(duì)精密定位平臺(tái)提出了更高的要求。平面電機(jī)是一種新型的二維平面運(yùn)動(dòng)裝置，與傳統(tǒng)的二維平面運(yùn)動(dòng)裝置相比，它定位精度高，反應(yīng)速度快，由于減少了傳動(dòng)裝置，還具備了能量損耗小的優(yōu)點(diǎn)，十分適合需要高精密定位平臺(tái)的領(lǐng)域。本文面向真空環(huán)境下工作的精密定位平臺(tái)對(duì)永磁懸浮型平面電機(jī)的需求，提出了一種永磁懸浮平面電機(jī)，能夠?yàn)樵谡婵窄h(huán)境下工作的精密定位平臺(tái)提供穩(wěn)定的懸浮力。
　　首先，綜合國內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)的平面電機(jī)提出了Y型的平面電

2、機(jī)，該平面電機(jī)由三組直線驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成，其中動(dòng)子為 Halbach磁體陣列，定子為集中型兩相繞組。
　　其次，建立平面電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，選擇矢量磁位和邊界條件，利用等效磁化強(qiáng)度法對(duì)永磁體陣列產(chǎn)生的磁場進(jìn)行解析，利用Maxwell方程組計(jì)算出氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式，進(jìn)一步推導(dǎo)出反電動(dòng)勢(shì)和電機(jī)推力的解析表達(dá)式，為電流的分配與解耦打下基礎(chǔ)。
　　第三，對(duì)平面電機(jī)進(jìn)行有限元仿真，建立Halbach磁體陣列的二維仿真模型，通過有限元分析研

3、究永磁陣列的氣隙磁場強(qiáng)度。確定平面電機(jī)各部分的尺寸，主要包括磁鋼的充磁厚度與寬度、軛板的厚度、線圈的寬度與高度、線圈線徑的大小等。建立平面電機(jī)的仿真模型，研究空載氣隙磁場的均勻性，負(fù)載氣隙磁場的變化，以及空載反電動(dòng)勢(shì)的波形，動(dòng)子的靜態(tài)推力特性，運(yùn)用dq0解耦法求出推動(dòng)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的交變電流。
　　最后，制作平面電機(jī)樣機(jī)，制作Halbach磁體陣列，對(duì)線圈的電阻與電感進(jìn)行檢測(cè)，得到線圈的電阻值平均為11.36Ω，電感平均值為12.2