基于球諧波函數(shù)的永磁球形電機分析.pdf

1、多自由度球形電機可以圍繞空間任意軸旋轉,能代替?zhèn)鹘y(tǒng)多個單自由度電機組成的多自由度結構,在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療、航空等領域具有廣泛的應用前景。隨著永磁材料技術的發(fā)展,三自由度永磁球形電機表現(xiàn)出體積小、價格低、能量密度較高等特點,逐漸成為多自由度電機的研究熱點,其研究成果可為同類型電機的深入研究提供理論依據(jù)和實驗參考。
　　本文在利用等效磁網(wǎng)絡法分析定子線圈磁場的基礎上,以轉子球面為分析面,以球諧波級數(shù)為基函數(shù),利用最小二乘法進行展開,得到

2、了球面上定子線圈磁場各階次諧波的系數(shù),通過比較不同展開階次下磁場擬合的精度,確定出定子線圈磁場的近似解析式。
　　本文利用麥克斯韋定律建立標量磁位的拉普拉斯方程,對球形電機轉子進行了磁場分析。通過求解拉普拉斯方程,并結合磁場的邊界條件求得氣隙磁場分布的封閉解析表達式,并對永磁體的設計寬度進行了仿真驗證。利用有限元仿真驗證了結果的有效性。
　　永磁球形電機的轉矩分析方法包括張量法、有限元法以及洛倫茲力法,但傳統(tǒng)的數(shù)值解法不能得