磁体结构尺寸对Halbach阵列的影响.pdf

《磁体结构尺寸对Halbach阵列的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、<电气开关》(2010．No．6)文章编号：1004—289X(2010)O6—0011—04磁体结构尺寸对Halbaeh阵列的影响陈垂灿，姬汶辰，王爱军(广西大学机械工程学院，广西南宁530004)摘要：基于Halbach磁体阵列结构的内转子永磁电机的基本模型，比较了Halbach磁体结构与普通磁极结构的永磁电机，分析了Halbach磁体结构的气隙磁密分布，得出磁体结构的气隙磁密、磁通随永磁体的厚度的变化规律，总结出Halbach阵列具有磁单边特性，且在强侧具有良好的正弦特性。关键词：Halbach磁体阵列；永磁电机；磁单边特性；正弦特性中图分类号：TM351文献标识码：BTheEfecto

2、fMagnetStructureSizeonHalbachArrayCHENChui—can，JIWen—chen，WANGAi-jun(SchoolofMechanicalEngineering，GuangxiUniversity，Nanning530004,China)Abstract：BasedonthebasicmodelofthepermanentmotorwiththeinsiderotorofHalbachmagnetarraystructure，compareHalbachmagnetstructurewithordinarymagneticpoleofthepermanent

3、magnetmotor．Theair—gapfluxdensitydistributionofHalbachmagnetstructurehasbeenanalyzedtogettheair—gapfluxdensityofthemagnetstructure，chart—ginglawsofthefluxwiththethicknessofthepermanentmagnet．ItshowsthatHalbacharayhascharacteristicofmag—neticsinglesideandfinesinecharacteristic．Keywords：Halbachmagneta

4、rray；permanent—magnetmotor；magneticsinglesidecharacteristic；sinecharacteristic1引言的不同充磁方向下永磁体产生的磁力线的示意图。。永磁电机的发展与永磁材料的发展密切相关，随，jI0。着永磁电机向高效、高速、高功率密度、微型化方向的0-；0t。-t发展，传统稀土永磁电机也表现出一定的局限性。如(a)径向充磁永磁体高速运转时，转子涡流损耗较大，效率不能保持较高水平；气隙磁密难以满足；脉动转矩相对较大等⋯。从永磁电机设计的角度看，增加电机气隙中的磁秘。．通密度也就是要提高电机本身的磁负荷，这样不但可一⋯l1l_一一以减小电

5、机的体积，还可以提高力能密度。．(c)径向充磁永磁体阵列(d)径向和切向组台水磁体阵列由美国劳伦斯伯克利国家实验室的KlausHalbach图1Halbach列的基本思想教授提出l-2的Halbach永磁阵列是一种新型永磁体排其中(f1)是由2个径向充磁永磁体产生的磁力线列方式，它将不同磁化方向的永磁体按照一定的顺序分布；(b)是由一个切向充磁永磁体产生的磁力线分排列，使得阵列一边的磁场显著增强而另一边显著减布；(e)是由(a)跟(b)2个磁场的叠加。图1中(C)与弱，且很容易得到在空间较理想正弦分布的磁场。(d)的比较可以明显看出，由径向充磁永磁体组合而Halbach阵列的这些特性使其在永磁

6、电机领域中具有成的阵列产生的磁场具有对称性，而由径向跟切向充广阔的应用前景。磁永磁体构成的复合永磁体阵列产生的磁场的相互叠2Halbach阵列的特点加和抵消，使得(d)中永磁体一侧的磁场大幅度增加，图1是利用有限元分析软件进行磁场仿真计算出而另一侧的磁场大幅度削弱，这就是Halbach阵列的l2(电气开关>(2010．No．6)基本思想引。式中，B正表示气隙磁密正半周期幅值；负表示Halbach列不仅可如图l(d)所示呈平面排列，也气隙磁密幅值负半周期负半周期幅值。可排列为图2所示的环形阵列形状。静◎00图2Halbach磁体结构图3永磁电机的(每级3个磁体)物理模型图4磁体结构气隙磁密随磁体

7、厚度的变化曲线由图4可以看出，磁体的气隙磁密随着磁体厚度3模型的计算的增加而增大，且增加的幅度随着厚度的增加而慢慢Halbach磁体构成的内磁极式永磁电机气隙磁密降低。表达式】在磁体厚度较小时，Halbach磁体结构电动机的气隙磁密较低，但随磁体厚度的增加，Halbach磁体结·一㈢]·构电动机的气隙磁密的增加量越来越高于常规磁体结构电动机，当磁体厚度增加到一定程度时，Halbach磁[1+](意