基于球諧波函數(shù)的永磁球形電機(jī)分析.pdf

1、多自由度球形電機(jī)可以圍繞空間任意軸旋轉(zhuǎn),能代替?zhèn)鹘y(tǒng)多個單自由度電機(jī)組成的多自由度結(jié)構(gòu),在現(xiàn)代工業(yè)、醫(yī)療、航空等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著永磁材料技術(shù)的發(fā)展,三自由度永磁球形電機(jī)表現(xiàn)出體積小、價格低、能量密度較高等特點(diǎn),逐漸成為多自由度電機(jī)的研究熱點(diǎn),其研究成果可為同類型電機(jī)的深入研究提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)參考。
　　本文在利用等效磁網(wǎng)絡(luò)法分析定子線圈磁場的基礎(chǔ)上,以轉(zhuǎn)子球面為分析面,以球諧波級數(shù)為基函數(shù),利用最小二乘法進(jìn)行展開,得到

2、了球面上定子線圈磁場各階次諧波的系數(shù),通過比較不同展開階次下磁場擬合的精度,確定出定子線圈磁場的近似解析式。
　　本文利用麥克斯韋定律建立標(biāo)量磁位的拉普拉斯方程,對球形電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行了磁場分析。通過求解拉普拉斯方程,并結(jié)合磁場的邊界條件求得氣隙磁場分布的封閉解析表達(dá)式,并對永磁體的設(shè)計寬度進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。利用有限元仿真驗(yàn)證了結(jié)果的有效性。
　　永磁球形電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分析方法包括張量法、有限元法以及洛倫茲力法,但傳統(tǒng)的數(shù)值解法不能得