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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

轴向磁场永磁电机因其较高的转矩密度和良好的动态响应特性，在各种驱动、伺服和控制领域得到了迅速推广和应用，轴向磁场永磁同步电机有多种结构形式，按照定转子数量和相对位置可大致分为4种:单定子单转子结构，双转子单定子结构，双定子单转子结构及多盘式结构。为了克服单边磁拉力，减少漏磁，本文研究的是一种中间定子结构，其特点是由双转子和单定子组成的双气隙结构，电机结构对称两侧的永磁体n-s对等放置，此结构的磁通不需要利用中间定子铁心来形成闭合磁路，因此定子铁心厚度可以非常小，由此衍生出轴向磁场无铁心永磁电机。该电机由于定子无铁心无槽，所以没有齿槽转矩和定子铁心损耗，因此具有更高的效率；而且重量更轻，功率密度更高。

在对轴向磁场无铁心永磁电机优化设计过程中，以功率密度为优化目标，如果不考虑机械强度的限制，仅从电磁场角度优化设计，设计的结果可能使转子盘体很薄。在电机运行过程中，转子盘体受到轴向向电磁力的作用，在该力的作用下，很薄的盘体将产生轴向变形，变形过大将影响电机的正常运行。因此，在轴向磁场永磁电机优化设计过程中，准确分析转子盘体受力及最大变形非常重要。

国内外研究现状

科学技术的飞速发展，轴向磁场永磁同步电机（afpmsm）广泛运用于船舰电力推进、混合动力汽车、风力发电、精密伺服系统等许多领域。其特殊的磁路结构使其具有十分丰富的拓扑结构，能适应不同的应用场合。近年来，随着永磁材料科研技术的重大突破、大功率电力电子器件和驱动控制技术、计算机技术的高速发展，轴向磁场永磁同步电机才得以大力的发展和应用，成为永磁同步电机领域中的热点研究对象之一。而且随着研究的深入，各种新的控制理论的出现也极大的拓宽了afpmsm的应用范围。目前，我国在afpmsm的设计、生产和应用方面还与国际先进水平存在一定的差距。

2. 研究的基本内容

（1） 了解轴向磁场永磁电机在国内外的发展水平和研究情况；

（2） 掌握轴向磁场永磁电机的结构及工作原理；

（3） 掌握有限元法对轴向电磁力进行分析与计算。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

了解轴向磁场永磁电机在国内外的发展水平和研究情况，掌握轴向磁场永磁电机的结构及工作原理，利用有限元分析软件ansoft maxwell 3d建立电机三维模型，定义材料属性，设定求解边界，网络划分等步骤，使之能实现自动求解气隙磁密，转矩及电磁力等参数。

进度：

4. 参考文献

[1]eastham j f,profumo f,tencono a,et al.novel axial flux machine for aircraft drive:design and modeling[j].ieee trans on magnetics ,2002.

[2]chan t f.an axial-flux permanent-magnet synchronous generator

for a direct-coupled wind-turbine system[j].ieee trans on energy conversion,2007,22(1):86-94.