基于Halbach陣列新型永磁盤式無鐵心電機的設計與研究.pdf

1、盤式無鐵心永磁同步電機因其軸向尺寸短、重量輕、結構緊湊、轉動慣量小、機電常數小等優(yōu)點，可以制成多氣隙組合式結構，并被廣泛應用于電動汽車、機器人、機械手臂、家用電器等要求薄型安裝的場合。盤式無鐵心永磁電機定轉子排列位置有多種組合方式，本文對雙外轉子中間定子結構盤式電機的電磁場進行深入研究。
　　首先本論文為了有效利用電機徑向長度上的空間，提出了基于Halbach陣列的楔形氣隙結構，并設計了一臺功率為250W的盤式無鐵心同步電機，給出

2、了電機轉子磁極、計算極弧系數以及導體占空比的計算方法，并將盤式電機沿周向展開得到其二維結構模型，利用有限元方法計算了電機的二維磁場。
　　其次針對盤式電機三維開域磁場的空氣域問題進行分析，研究了空氣域大小對電機周向氣隙磁密的影響，并以合適的空氣域尺寸建模，同時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、永磁體寬度三個方面對電機轉子進行了結構優(yōu)化，并提出了不等厚和不等寬結構永磁體轉子，通過對比分

3、析這些結構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畸變率來判斷各結構的優(yōu)劣。然后基于各結構永磁體轉子的特點提出了梯形永磁體結構盤式電機，并在保證永磁體用量相當的條件下與其他結構進行對比研究，得出了梯形結構盤式永磁電機的優(yōu)勢。
　　最后對梯形結構盤式永磁電機進行了電磁場分析，利用磁通法計算了其空載漏磁系數，分析該電機在額定負載下的電磁轉矩特性。利用有限元法計算了空載和負載兩種工況下的永磁體渦流損耗，并得出了影響渦