基于Halbach阵列的永磁直线电机的有限元分析

【引言】直线电机在原理上,与传统的旋转电机完全一样,它能将电能直接转换成直线运动的机械能,并且不需要任何中间转换机制。随着科学技术的快速发展,直线电机在很多领域中都发挥着越来越重要的作用。例如:在交通运输业,直线电机被广泛应用于磁悬浮列车中,时速可以达到每小时500 cm;在国防工业中,它可用来制造各种电磁炮,同时在火箭和导弹的发射领域也有着令人期待的应用前景。永磁直线电机融合了永磁电机和直线电机的双重特点,与一般的直线电机相比,永磁直线电机的力能指标更高,重量更轻,体积更小,并且具有发电制动功能,因而其应用范围也更为广泛[1]。Halbach 阵列是一种新型永磁体的排列方式,与传统的切向或径向式排列方式相比,有其独有的特点,若将其与永磁直线电机相结合,将会对电机的结构形式、工作原理及性能指标等产生重要的影响[2]。本文利用有限元分析软件ANSYS对Halbach永磁直线电机进行了数值分析,得到磁场分布,电磁力分布,磁场强度分布等等,并对结果进行了比较和后处理。