Halbach型磁體陣列永磁平面電機的基礎研究.pdf

1、隨著精密加工行業(yè)的發(fā)展，對精密定位平臺提出了更高的要求。平面電機是一種新型的二維平面運動裝置，與傳統(tǒng)的二維平面運動裝置相比，它定位精度高，反應速度快，由于減少了傳動裝置，還具備了能量損耗小的優(yōu)點，十分適合需要高精密定位平臺的領域。本文面向真空環(huán)境下工作的精密定位平臺對永磁懸浮型平面電機的需求，提出了一種永磁懸浮平面電機，能夠為在真空環(huán)境下工作的精密定位平臺提供穩(wěn)定的懸浮力。
　　首先，綜合國內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)的平面電機提出了Y型的平面電

2、機，該平面電機由三組直線驅動單元構成，其中動子為 Halbach磁體陣列，定子為集中型兩相繞組。
　　其次，建立平面電機的數(shù)學模型，選擇矢量磁位和邊界條件，利用等效磁化強度法對永磁體陣列產(chǎn)生的磁場進行解析，利用Maxwell方程組計算出氣隙的磁感應強度表達式，進一步推導出反電動勢和電機推力的解析表達式，為電流的分配與解耦打下基礎。
　　第三，對平面電機進行有限元仿真，建立Halbach磁體陣列的二維仿真模型，通過有限元分析研

3、究永磁陣列的氣隙磁場強度。確定平面電機各部分的尺寸，主要包括磁鋼的充磁厚度與寬度、軛板的厚度、線圈的寬度與高度、線圈線徑的大小等。建立平面電機的仿真模型，研究空載氣隙磁場的均勻性，負載氣隙磁場的變化，以及空載反電動勢的波形，動子的靜態(tài)推力特性，運用dq0解耦法求出推動電機平穩(wěn)運動的交變電流。
　　最后，制作平面電機樣機，制作Halbach磁體陣列，對線圈的電阻與電感進行檢測，得到線圈的電阻值平均為11.36Ω，電感平均值為12.2