组合磁极结构的永磁电机解析法建模与分析

摘要

磁极结构直接影响永磁电机气隙磁场的分布.提出一种组合双层Halbach阵列结构.利用叠加原理,采用标量磁位法对该结构电机中的气隙磁场进行了解析计算.同时,对于有齿尖结构的定子槽,通过改进的卡特系数对气隙长度进行等效.为了比较,同时分析得到了单层Halbach结构气隙磁密的最优值.在此基础上,通过改变双层结构磁极上下层的厚度比、上下层中间磁极极弧系数以及边磁磁化角度等参数变量,分析优化电机的气隙磁密,并计算优化后的双层结构永磁电机的气隙磁密、感应电动势和电磁转矩.计算结果表明,在永磁用量相等的前提下,双层Halbach结构永磁电机的电磁性能优于单层结构.最后,通过有限元法验证了解析计算的正确性.