改进型Halbach永磁阵列的设计与分析

发布时间：2020-12-29 04:18

　　针对Halbach永磁阵列提出了2种改进型Halbach永磁阵列,通过改变Halbach阵列的结构提高永磁同步电机的电磁性能,增加气隙磁通密度基波幅值和改善磁通密度波形的正弦性。设计了2台永磁同步电机模型,运用有限元分析比较两种新型双层Halbach阵列对气隙磁通密度、反电动势、转矩脉动、效率的影响,通过仿真结果与实验对比验证所提结构的合理性和正确性。 

【文章来源】：电气传动. 2020年09期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

Halbach磁钢图

利用Ansoft软件设计了2台改进型Halbach永磁阵列同步电机模型[15]，电机的主要参数为：功率8 k W，额定转速1 200 r/min，额定电压300 V，极对数5，铁心长度50 mm，定子槽数48，转子内径60 mm，转子外径158 mm，定子内径160 mm，定子外径300 mm，相数3，永磁体厚度6 mm，气隙1 mm，极弧系数0.9。图3为有限元仿真模型[16]。根据电机参数计算得到α=12°，γ=48°，两种改进型Halbach阵列如图4所示，充磁方向和具体尺寸都已标注，定义传统的Halbach阵列的径向充磁的磁钢长度占每极两块磁钢总长度的比例为磁钢分布系数β=a/b，其中，a为径向充磁磁钢的长度，b为每极两块磁钢的长度；在β=0.8时通过有限元对两种改进型的Halbach永磁电机进行分析得到了两者的气隙磁通密度波形，并对上述气隙磁场的解析表达式通过Matlab编程计算得到解析解的波形图。

根据电机参数计算得到α=12°，γ=48°，两种改进型Halbach阵列如图4所示，充磁方向和具体尺寸都已标注，定义传统的Halbach阵列的径向充磁的磁钢长度占每极两块磁钢总长度的比例为磁钢分布系数β=a/b，其中，a为径向充磁磁钢的长度，b为每极两块磁钢的长度；在β=0.8时通过有限元对两种改进型的Halbach永磁电机进行分析得到了两者的气隙磁通密度波形，并对上述气隙磁场的解析表达式通过Matlab编程计算得到解析解的波形图。图5为有限元对A,B两种改进型Halbach模型仿真分析和解析法对比分析图，由图5可以看出，解析法与有限元法得到的气隙磁通密度波形基本吻合。

【参考文献】：
期刊论文
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[4]基于精确子域模型的游标永磁电机解析磁场计算[J]. 郭思源,周理兵,曲荣海,凌在汛.  中国电机工程学报. 2013(30)
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[9]计及齿槽极间隔断Halbach型磁钢的PMSM气隙磁场解析分析[J]. 范坚坚,吴建华.  中国电机工程学报. 2010(12)
[10]极间隔断Halbach型磁钢的永磁同步电机多目标优化设计[J]. 范坚坚,吴建华,沈磊,赵鹏.  电工技术学报. 2009(09)

博士论文
[1]电动汽车用永磁轮毂电机的设计研究[D]. 高鹏.天津大学 2015



本文编号：2944992