【摘 要】
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近些年来科技发展迅速,永磁电机的应用越来越广泛。基于Halbach阵列的永磁电机,磁场效果更优,谐波含量较低,转矩脉动低,电机性能有效提高。本文对几种表面全/半插入双层Halbach阵列永磁电机进行了建模分析与优化,并比较了电磁性能,对于该类电机的优化设计具有指导意义。首先,对表面全/半插入双层两段Halbach阵列永磁电机进行了解析建模。对这两种磁极结构永磁电机磁场进行了分层分析,接着利用线性叠
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近些年来科技发展迅速,永磁电机的应用越来越广泛。基于Halbach阵列的永磁电机,磁场效果更优,谐波含量较低,转矩脉动低,电机性能有效提高。本文对几种表面全/半插入双层Halbach阵列永磁电机进行了建模分析与优化,并比较了电磁性能,对于该类电机的优化设计具有指导意义。首先,对表面全/半插入双层两段Halbach阵列永磁电机进行了解析建模。对这两种磁极结构永磁电机磁场进行了分层分析,接着利用线性叠加的方法,获得电机气隙磁场的解析表达式。对内外层磁极磁化角度进行了优化计算,得到气隙磁密基波最大值。结果表明,双层结构的电磁性能优于单层结构,且表面半插入式结构优化后的电磁性能优于表面全插入结构。并利用有限元法对两种解析模型进行了验证。其次,对表面全/半插入双层三段Halbach阵列永磁电机进行了解析建模。对电机内外层磁极磁场进行了分层计算,通过线性叠加获得气隙磁场的解析表达式。对内外层磁极中的中间磁极极弧系数以及磁化角度进行了优化计算,得到电机的感应电动势和电磁转矩。结果表明,表面半插入式结构优化后的电磁性能也优于表面全插入式结构,并利用有限元法验证了解析模型的准确性。最后,对三种结构的表面半插入双层两段Halbach阵列永磁电机的电磁性能进行了比较分析。第1种结构和第3种结构采用解析建模,第2种结构采用有限元法建模。通过建模分析,在永磁用量相同的前提下,得出结论:第3种结构电机的各项电磁性能最优,第2种结构电机的气隙磁场波形3次谐波最高且平均电磁转矩最低,这两种结构电机的转矩脉动和齿槽转矩均优于第1种结构电机。并利用有限元法对解析模型的进行了验证。
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