梯形永磁体盘式无铁心电机的设计与研究

谢颖，　曲春梅

(哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080)



梯形永磁体盘式无铁心电机的设计与研究

谢颖，曲春梅

(哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

针对永磁盘式无铁心同步电机的轴向磁场结构，在现有Halbach永磁阵列的基础上，提出一种梯形结构永磁体阵列。详细阐述该电机的结构与优点，利用有限元方法研究了不同梯形结构永磁体阵列对气隙磁密的影响，根据气隙磁场中的谐波含量及空载反电势畸变率选取最优转子结构。该结构在保证与传统结构永磁体材料用量相当的前提下，有效提高气隙磁密的基波，降低谐波含量。由于轴向磁场结构的特殊性，给出该电机的设计规则，如磁极尺寸和导体占空比的确定。计算了电机在负载工况下不同定子电流对交直轴电感的影响，为该类电机的设计提供了一定的参考价值。

盘式无铁心电机；Halbach阵列；梯形永磁体；有限元方法；气隙磁密

0　引　言

盘式永磁同步电动机(简称盘式电机)的气隙是平面的，气隙磁场是轴向的，其作为一种特殊结构的永磁同步电机，结合了永磁同步电机和轴向磁通电机的特点，具有轴向尺寸短、质量轻、体积小、结构紧凑等优点，受到人们越来越多的关注[1-4]。尤其在轴向尺寸有限的应用场合，如电动汽车、手持电动工具、机械臂、船用推进器等，具有明显优越性。目前已有不少关于轴向磁场无铁心永磁电机方面的研究[5-10]，该类电机是由双转子和单定子组成双气隙对称结构，不需要利用中间定子铁心来形成闭合回路，即形成轴向磁场无铁心永磁电机。……