基于Halbach陣列的多盤式無鐵心永磁同步電機分析與計算.pdf

1、盤式永磁同步電動機是近年來發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)高性能伺服電動機，具有軸向尺寸短、重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點?？梢灾瞥啥喽ㄗ佣噢D(zhuǎn)子交錯組成的多盤式結(jié)構(gòu)，進一步提高轉(zhuǎn)矩，特別適合于機器人和大力矩直接驅(qū)動裝置。同時由于結(jié)構(gòu)原因，盤式電機的徑向尺寸受到一定限制，半徑太大會增加加工工藝的難度，有時相關(guān)的尺寸數(shù)據(jù)難以保證，為提高電機的輸出功率，一般采用多盤式結(jié)構(gòu)。 目前永磁電機正向著大功率化、高功能化和微型化方向發(fā)展，其中高力能密度和高效

2、率是對各類永磁電機設(shè)計所提出的共同要求。本文本著提高電機的輸出功率的目的，在總結(jié)各種盤式永磁同步電機的結(jié)構(gòu)、特點的基礎(chǔ)上提出了一種新型的基于Halbach陣列的多盤式無鐵心永磁同步電動機，從提高電機的功率密度入手，將無鐵心結(jié)構(gòu)和Halbach型永磁體陣列應(yīng)用到其中。利用釹鐵硼永磁材料高矯頑力的優(yōu)異特性以及Halbach陣列的高聚磁作用來提高電機氣隙磁密，使無鐵心電機變成可能，同時Halbach陣列使軛部的磁通減小，可相應(yīng)少用或不用軛部。

3、電機重量因此可以大幅度下降，在一定程度上也可降低電機的成本。 作為一種新型電機，基于Halbach陣列的多盤式無鐵心永磁同步電機的結(jié)構(gòu)和設(shè)計計算方法與普通永磁電機相差很大，其它電機的設(shè)計理論無法直接應(yīng)用。本文介紹了采用HALBACH陣列后的電機的結(jié)構(gòu)、特點，并利用有限元方法對基于HALBACH陣列的多盤式無鐵心永磁同步電動機進行數(shù)學(xué)建模和電磁場仿真分析。針對基于Halbach陣列的多盤式無鐵心永磁同步電動機設(shè)計及其特性進行了相關(guān)

4、的分析和研究，從Halbach陣列的選擇、電機氣隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)化-楔形氣隙結(jié)構(gòu)的提出、多盤式永磁電機的結(jié)構(gòu)形式選擇-單元電機組合式、多盤式結(jié)構(gòu)中單元電機問永磁體陣列間的排列方式選擇等方面做出了主要的論述。依據(jù)磁場仿真的結(jié)果確定了永磁體設(shè)計的相關(guān)尺寸參數(shù)以及構(gòu)成多盤的單元電機間的排列方式。 本文總結(jié)和歸納了的基于Halbach陣列盤式無鐵心永磁同步電動機的加工工藝。解決了整/半軸的加工、永磁體的固定、內(nèi)外轉(zhuǎn)子等工藝問題，設(shè)計出了加工工