第1个回答 2019-08-12
高速空心杯定子无刷直流电机的电磁设计
常规磁体结构的空心杯型定子高速永磁无刷直流电机的气隙磁通密度较低，采用新型halbach磁体结构能够大幅度提高气隙磁通密度。该磁体结构具有磁屏蔽、正弦性气隙磁通密度分布的特点，特别适合于空心杯型定子高速永磁无刷直流电机。图17和图2给出了常规磁体结构和halbach磁体结构。
在设计高速高效永磁无刷直流电机时，其电磁设计可遵循下面的原则：
1）径向充磁的常规磁体结构电机与平行充磁的常规磁体结构电机相比，前者具有小的气隙磁通、大的转子轭部磁通，因此，对6极及以上极数的常规磁体结构电机来说，应采用平行充磁。
2）halbach磁体结构电机气隙磁通密度的正弦性远比常规磁体结构电机好，每极磁体块数越多，气隙磁通密度的正弦分布性越好。
3）halbach磁体结构电机的转子轭部磁通密度很小，远低于常规磁体结构电机，因此halbach磁体结构电机可省却导磁转子铁心；但常规磁体结构电机，如果转子轭部不导磁，则电机气隙磁通密度将显著降低。因此，若转子无导磁铁心，则电机应采用halbach磁体结构，以保证电机的气隙磁通密度，从而保证电机的功率密度和转矩密度。
4）对无定子导磁铁心电机，无论采用halbach磁体结构还是常规磁体结构，电机的永磁磁场都有一定的辐射范围，因此为防止电磁干扰，应保证电机总有效气隙大于6倍的永磁体厚度。此范围以外的磁通密度将会很小，不会产生电磁干扰和铁耗。
5）在永磁体厚度较小时，halbach磁体结构提供的气隙磁通密度低于常规磁体结构；而当永磁体厚度增加到一定值时，halbach磁体结构所提供的气隙磁通密度要高于常规磁体结构电机。因此，对无定子铁心电机来说应采用halbach磁体结构，并尽可能增加磁体厚度，以提高气隙磁通密度，从而保证电机具有相当的功率密度和转矩密度。