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HALBACH磁體結(jié)構(gòu)的空心杯型無刷電機(jī)優(yōu)勢

  速空心杯定子無刷直流電機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)的空心杯型定子高速永磁無刷直流電機(jī)的氣隙磁通密度較低,采用新型HALBACH磁體結(jié)構(gòu)能夠大幅度提高氣隙磁通密度。該磁體結(jié)構(gòu)具有磁屏蔽、正弦性氣隙磁通密度分布的特點(diǎn),特別適合于空心杯型定子高速永磁無刷直流電機(jī)。

  在設(shè)計(jì)高速高效永磁無刷直流電機(jī)時,其電磁設(shè)計(jì)可遵循下面的原則:

  1)徑向充磁的常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)與平行充磁的常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)相比,前者具有小的氣隙磁通、大的轉(zhuǎn)子軛部磁通,因此,對6極及以上極數(shù)的常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)來說,應(yīng)采用平行充磁。

  2)HALBACH磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)氣隙磁通密度的正弦性遠(yuǎn)比常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)好,每極磁體塊數(shù)越多,氣隙磁通密度的正弦分布性越好。

  3)HALBACH磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軛部磁通密度很小,遠(yuǎn)低于常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī),因此HALBACH磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)可省卻導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子鐵心;但常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī),如果轉(zhuǎn)子軛部不導(dǎo)磁,則電機(jī)氣隙磁通密度將顯著降低。因此,若轉(zhuǎn)子無導(dǎo)磁鐵心,則電機(jī)應(yīng)采用HALBACH磁體結(jié)構(gòu),以保證電機(jī)的氣隙磁通密度,從而保證電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。

  4)對無定子導(dǎo)磁鐵心電機(jī),無論采用HALBACH磁體結(jié)構(gòu)還是常規(guī)磁體結(jié)構(gòu),電機(jī)的永磁磁場都有一定的輻射范圍,因此為防止電磁干擾,應(yīng)保證電機(jī)總有效氣隙大于6倍的永磁體厚度。此范圍以外的磁通密度將會很小,不會產(chǎn)生電磁干擾和鐵耗。

  5)在永磁體厚度較小時,HALBACH磁體結(jié)構(gòu)提供的氣隙磁通密度低于常規(guī)磁體結(jié)構(gòu);而當(dāng)永磁體厚度增加到一定值時,HALBACH磁體結(jié)構(gòu)所提供的氣隙磁通密度要高于常規(guī)磁體結(jié)構(gòu)電機(jī)。

  因此,對無定子鐵心電機(jī)來說應(yīng)采用HALBACH磁體結(jié)構(gòu),并盡可能增加磁體厚度,以提高氣隙磁通密度,從而保證電機(jī)具有相當(dāng)?shù)墓β拭芏群娃D(zhuǎn)矩密度。


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