Halbach型永磁阵列的应用综述

阐述了Halbach永磁阵列的特点和制造方法,紧密结合Halbach永磁阵列的主要优点,详细讨论了其在高速电机、高精度伺服电机、直线电动机、多自由度电机、磁悬浮列车、磁轴承、医学等领域内的应用现状.     

一种Halbach永磁平面电机阵列磁场分析

介绍了一种应用于高精度平面电机的新型Halbach磁阵列的基本结构,并通过建立相应的解析数学模型,对此种磁阵列的磁场进行了精确的解析分析,得出了相应的解析公式。该方法能够取代繁琐耗时的三维有限元计算,并且具有精度高、易实现的特点。通过与有限元法进行比较,对比结果证明了本解析法的正确性,为高精度平面电机磁场计算提供了一定的理论基础。     

永磁直线同步电动机Halbach阵列磁场分析

直线电动机的气隙磁场是决定其性能的关键因素.针对平板动磁式永磁直线同步电动机(PMLSM),采用Halbach磁体阵列来提高气隙磁场的正弦性.给出了Halbach阵列磁体排列方式及磁化规律;利用有限元法对Halbach磁体结构与常规磁体结构的永磁直线同步电动机进行比较,分析了磁通密度在平均气隙及轭部的分布情况;在此基础上提出了一种基于Halbach阵列的改进的磁体排列方案,并分析了此方案对电机气隙磁密的影响,得出了一些有用的结论.     

基于Halbach阵列的永磁球形电动机磁场

Halbach阵列永磁电机与常规磁体结构电机相比,具有更接近正弦的气隙磁密分布、更大的气隙磁通及良好的自屏蔽作用等特性.因此,Halbach阵列永磁电机具有效率高、体积小、重量轻等优点.本文提出一种Halbach阵列永磁球形电动机,介绍了其基本结构和工作原理,并给出了转子磁极的Halbach阵列充磁规律.以转子4极、每极3块Halbach阵列磁体结构为例,对其磁场进行了分析,得出了磁场三维解析模型,并对磁场沿球坐标ψ和θ两个方向的谐波含量进行了研究.最后采用有限元方法对磁场进行了分析.     

Halbach永磁阵列空间磁场的解析计算

对Halbach永磁阵列空间磁场的解析表达式进行了研究。首先,根据安培分子环流假说,用面电流对矩形永磁体的空间磁场等效,从而推导出其空间磁场的表达式。其次,通过叠加原理和坐标变换,得到了Halbach阵列磁场的计算公式。最后,通过2D和3D有限元法对解析公式进行了验证,证明了提出的解析公式能较为准确地模拟包括阵列端部在内的各处磁场分布情况,比目前广泛采用的正弦法有更高的精度。     

Halbach磁场阵列的特性分析

提出了一种基于永磁同步平面电动机的Halbach磁场阵列.首先通过磁标势方程和边界条件对Halbach磁场阵列分布进行分析;其次用解析的方法分析磁场阵列的特性;最后用Halbach磁场阵列与Asakawa和Chitayat两种典型的磁场阵列进行特性比较,通过比较证明Halbach磁场阵列各项特性均有优越性.     

基于磁荷法的环形Halbach永磁阵列三维磁场计算

提出一种新的适用于永磁体三维磁场的计算方法。将没有自由电流的永磁体产生的磁场视为有源无旋场,其源为磁化强度的散度。类比于电场设定磁荷与标量磁位,从而简化场量的计算。以环形Halbach永磁阵列为算例,用VC++开发的程序可以快速得出三维磁场解。与ANSYS仿真数据对比表明,该方法正确且计算精度与有限元方法相同。     

分段式Halbach阵列永磁同步电机非理想气隙磁场建模分析

Halbach阵列是一种特殊的永磁体充磁方式,可以提供理想的气隙磁密,且转子无需采用铁磁材料。由于定子开槽,永磁同步电机定转子气隙不均,气隙磁密谐波增加,产生齿槽转矩。本文利用子域模型法建立了分段式Halbach阵列永磁同步电机空载磁场解析模型。其解析模型计算结果与有限元结果相比,两者气隙磁密波形吻合较好。该解析模型为进一步研究电枢反应、齿槽转矩等性能奠定了基础。     

基于等效磁荷法的永磁电机Halbach阵列磁极磁场分析

基于等效磁荷法推导出永磁电机转子磁极——瓦形磁体在空间的磁场分布。同时用有限元法进行了分析,表明两者之间偏差较小,等效磁荷法满足计算精度要求。进而利用该方法建立了永磁电机的Halbach分布转子磁极静态磁场的模型,通过改变影响转子磁极磁场分布的极弧比和副磁极磁化角度两个因素,得到在不同磁极结构下的转子磁极静态磁场径向分量变化规律:每一极中主磁极空间跨度变大会导致Halbach永磁电机转子磁极静态磁场的径向分量基波幅值变大,而谐波含量先减小后增大;随着副磁极磁化角度变大,转子静态磁场的基波幅值先变大后减小,而谐波含量刚好相反,先减小后变大。     

Halbach永磁平面阵列制造方法的研究

提出了一种利用模具来制造Halbach永磁平面阵列的方法。在研究了永磁平面阵列特点的基础上,对磁体前处理、模具设计、胶水选择、加工工艺等多个方面展开了讨论,提出了一种阵列的通用制造方法。通过实验证明了该方法的正确性和有效性。     

Halbach型磁钢的永磁电机气隙磁场解析计算

随着稀土材料价格上涨、永磁电机成本增加,合理的设计Halbach磁体结构,可充分挖掘Halbach永磁电机磁钢的潜力.分析了每极三块的Halbach磁体磁化规律,建立了Halbach型永磁电机气隙磁通密度的解析模型,该解析法计算的气隙磁场与有限元方法计算结果吻合,验证了解析模型的正确性;研究了充磁角度对气隙磁通密度的影响,结合充磁角度传统计算公式,给出了极间有间隔的Halbach磁体充磁角度的计算公式;通过解析模型分析极弧系数和极对数对Halbach永磁电机气隙磁通密度切向分量的基波幅值和波形正弦性畸变率的影响,给出不同极弧系数、充磁方式和极对数时Halbach永磁电机气隙磁场的变化规律.     

Halbach列永磁电机的研究

在国外研究成果的基础上,系统阐述了Halbach列的组成及其特点,探讨了传统稀土永磁电机发展过程中存在的一些缺陷。在介绍Halbach双凸极电机和Halbach爪极电机的基础上,归纳了Halbach电机的特点,给出了一种新型的Halbach列永磁电机,并分析了其仿真和试验结果。     

Halbach永磁阵列磁场解析求解及推力建模

对于无铁心动铁式长行程直线电机,其动子Halbach永磁阵列长度小于定子线圈沿运动方向的长度,为线圈切换简单及提高磁场的利用率,使得通电线圈范围大于永磁阵列产生的磁场范围,此时通电线圈数目不发生变化,需利用到永磁阵列的端部磁场.由于端部磁场的畸变产生端部效应,引起的推力波动将影响电机的运动精度.为此,需要建立准确的包含端部效应的Halbach永磁阵列磁场模型.以无铁心动铁式永磁同步直线电机为研究对象,考虑端部效应,采用修正的傅里叶级数形式推导出了伪周期内完整的Halbach永磁阵列磁场解析模型,并利用Maxwell应力张量法建立了电机推力模型.通过磁场有限元仿真、推力测试,对比结果验证了所提方法的准确性和有效性.     

Halbach阵列对传统永磁电机的影响

在消化和吸收国内外研究成果的基础上，系统阐述了Halbach列的组成及其特点，探讨了传统稀土永磁电机发展过程中存在的一些缺陷，以Halbach双凸极电机和Halbach爪极电机为例，归纳了Halbach电机的特点，分析了Halbach列对传统永磁电机的影响。     

离散Halbach磁体电机开路磁场分布的计算方法

通过对90°-Halbach磁体的分析,得到其分析模型和磁场计算表达式.该模型和公式是建立在极坐标基础上的,首先对永磁体的磁化强度作Fourier级数分解,再列出标量磁位磁场基本方程,最后利用边界条件将两者结合,求出磁场分布.文中对公式结果进行了分析并同有限元的计算结果作对比.虽然在公式推导过程中是以内转子、90°-Halbach电机为例,但是该方法却适用于各种角度、各种形式的Halbach电机,具有普遍意义.     

Halbach阵列及其在永磁电机设计中的应用

介绍了永磁体的一种新型径向和切向混合排列方式（ Ｈａｌｂａｃｈ 阵列）,在永磁电机设计中可用以增加气隙磁通和削弱转子轭部磁通,提高电机力能密度和减小电机体积