基于Halbach陣列的多盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)分析與計(jì)算.pdf

1、盤(pán)式永磁同步電動(dòng)機(jī)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型結(jié)構(gòu)高性能伺服電動(dòng)機(jī)，具有軸向尺寸短、重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。可以制成多定子多轉(zhuǎn)子交錯(cuò)組成的多盤(pán)式結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)矩，特別適合于機(jī)器人和大力矩直接驅(qū)動(dòng)裝置。同時(shí)由于結(jié)構(gòu)原因，盤(pán)式電機(jī)的徑向尺寸受到一定限制，半徑太大會(huì)增加加工工藝的難度，有時(shí)相關(guān)的尺寸數(shù)據(jù)難以保證，為提高電機(jī)的輸出功率，一般采用多盤(pán)式結(jié)構(gòu)。 目前永磁電機(jī)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(duì)各類(lèi)永磁電機(jī)設(shè)計(jì)所提出的共同要求。本文本著提高電機(jī)的輸出功率的目的，在總結(jié)各種盤(pán)式永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了一種新型的基于Halbach陣列的多盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)，從提高電機(jī)的功率密度入手，將無(wú)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(lái)提高電機(jī)氣隙磁密，使無(wú)鐵心電機(jī)變成可能，同時(shí)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(jī)重量因此可以大幅度下降，在一定程度上也可降低電機(jī)的成本。 作為一種新型電機(jī)，基于Halbach陣列的多盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法與普通永磁電機(jī)相差很大，其它電機(jī)的設(shè)計(jì)理論無(wú)法直接應(yīng)用。本文介紹了采用HALBACH陣列后的電機(jī)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，并利用有限元方法對(duì)基于HALBACH陣列的多盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和電磁場(chǎng)仿真分析。針對(duì)基于Halbach陣列的多盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)及其特性進(jìn)行了相關(guān)

4、的分析和研究，從Halbach陣列的選擇、電機(jī)氣隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)化-楔形氣隙結(jié)構(gòu)的提出、多盤(pán)式永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式選擇-單元電機(jī)組合式、多盤(pán)式結(jié)構(gòu)中單元電機(jī)問(wèn)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(chǎng)仿真的結(jié)果確定了永磁體設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸參數(shù)以及構(gòu)成多盤(pán)的單元電機(jī)間的排列方式。 本文總結(jié)和歸納了的基于Halbach陣列盤(pán)式無(wú)鐵心永磁同步電動(dòng)機(jī)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(wèn)題，設(shè)計(jì)出了加工工