陈永波，王伟明，燕 延，马树元

(1.石家庄铁道大学，石家庄 050043；2.北京理工大学，北京 100081)



双层Halbach永磁阵列磁体优化设计研究

陈永波1，王伟明1，燕 延1，马树元2

(1.石家庄铁道大学，石家庄 050043；2.北京理工大学，北京 100081)

提出了一种改进的双层Halbach永磁阵列结构，利用有限元数值分析方法分别仿真了普通单层和双层Halbach阵列的气隙磁场，比较了不同结构阵列0.25mm气隙处的水平磁场分布特性，对有限元仿真数据进行了谐波分析，最后确定了最优结构尺寸的双层永磁阵列。结果表明，相比单层Halbach永磁阵列，优化的双层Halbach阵列结构可以较大改善气隙磁场的正弦特性，而且一定程度上提高了磁场强度。

双层Halbach永磁阵列；有限元；气隙磁场；谐波分析

0 引 言

采用永磁直线电机驱动的磁悬浮式二维定位平台由于无机械摩擦、非接触、无低速爬行现象等特性，近年来已成为国内外学者研究的热点。二维定位平台的驱动力包括水平方向的推力和竖直方向的悬浮力，由直线电机的定子和动子相互作用产生。定位平台的工作特性与直线电机运行稳定性和精度有直接联系[1]，提高直线电机气隙磁场的正弦分布特性和磁场强度可以大大改善直线电机的工作性能。

永磁直线电机气隙一般是0.25 mm，动子多采用Halbach永磁阵列来得到良好的气隙磁场分布特性。目前通用的Halbach永磁阵列解析计算方法是将Halbach阵列产生的磁场近似为正弦磁场，但在阵列长度较短时存在较大误差[4]。文献[2]提出一种双层Halbach永磁阵列，优化了弧形永磁体尺寸，提高了气隙磁通密度正弦度，并设计了一台高速无槽永磁同步电机。……