基于Halbach陣列新型永磁盤式無(wú)鐵心電機(jī)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、盤式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)因其軸向尺寸短、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、機(jī)電常數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，可以制成多氣隙組合式結(jié)構(gòu)，并被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、機(jī)器人、機(jī)械手臂、家用電器等要求薄型安裝的場(chǎng)合。盤式無(wú)鐵心永磁電機(jī)定轉(zhuǎn)子排列位置有多種組合方式，本文對(duì)雙外轉(zhuǎn)子中間定子結(jié)構(gòu)盤式電機(jī)的電磁場(chǎng)進(jìn)行深入研究。
　　首先本論文為了有效利用電機(jī)徑向長(zhǎng)度上的空間，提出了基于Halbach陣列的楔形氣隙結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了一臺(tái)功率為250W的盤式無(wú)鐵心同步電機(jī)，給出

2、了電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極、計(jì)算極弧系數(shù)以及導(dǎo)體占空比的計(jì)算方法，并將盤式電機(jī)沿周向展開得到其二維結(jié)構(gòu)模型，利用有限元方法計(jì)算了電機(jī)的二維磁場(chǎng)。
　　其次針對(duì)盤式電機(jī)三維開域磁場(chǎng)的空氣域問題進(jìn)行分析，研究了空氣域大小對(duì)電機(jī)周向氣隙磁密的影響，并以合適的空氣域尺寸建模，同時(shí)研究氣隙磁密的徑向分布情況。接著從Halbach陣列永磁體的充磁方向、永磁體厚度、永磁體寬度三個(gè)方面對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并提出了不等厚和不等寬結(jié)構(gòu)永磁體轉(zhuǎn)子，通過對(duì)比分

3、析這些結(jié)構(gòu)的周向氣隙磁密波形的正弦性、氣隙磁密的諧波含量以及空載反電勢(shì)畸變率來判斷各結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。然后基于各結(jié)構(gòu)永磁體轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)提出了梯形永磁體結(jié)構(gòu)盤式電機(jī)，并在保證永磁體用量相當(dāng)?shù)臈l件下與其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比研究，得出了梯形結(jié)構(gòu)盤式永磁電機(jī)的優(yōu)勢(shì)。
　　最后對(duì)梯形結(jié)構(gòu)盤式永磁電機(jī)進(jìn)行了電磁場(chǎng)分析，利用磁通法計(jì)算了其空載漏磁系數(shù)，分析該電機(jī)在額定負(fù)載下的電磁轉(zhuǎn)矩特性。利用有限元法計(jì)算了空載和負(fù)載兩種工況下的永磁體渦流損耗，并得出了影響渦