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摘要
轴向磁通永磁电机是一种新型的电机结构，其和传统的永磁电机存在着明显的差异。本文以轴向磁通永磁电机的气隙磁场端部效应为研究对象，通过理论分析和仿真计算，探究了气隙磁场端部效应对电机性能的影响以及相应的解决方法，对于提高轴向磁通永磁电机的性能具有一定的参考价值。
关键词：轴向磁通永磁电机；气隙磁场；端部效应；电机性能
引言
永磁电机是一种不断发展的电机结构，其稳定性、高效性、低成本性、快速响应性等优点使其在众多领域得到广泛应用。在永磁电机中，轴向磁通永磁电机是一种新型的电机结构，其特点在于，磁通是沿着电机的轴向方向流动的，这使得电机结构更加紧凑，重量更轻，且效率更高。然而，由于结构的不同，轴向磁通永磁电机也会有一些独特的问题，比如气隙磁场端部效应。
气隙磁场端部效应是指永磁电机中，电机磁场在两端部产生的磁通分布与中部有较大差别的现象。对于传统的永磁电机，由于磁场方向与转子轴向相垂直，因此端部效应较弱，并不会对电机性能产生较大的影响。而对于轴向磁通永磁电机，由于磁通方向与转子轴向相同，端部效应会对电机性能产生重要影响，需要引起重视。
本文以轴向磁通永磁电机的气隙磁场端部效应为研究对象，针对其存在的问题进行了理论分析和仿真计算，并提出了解决方法，从而进一步提升了电机性能。
在轴向磁通永磁电机中，气隙磁场端部效应会对电机性能产生以下影响。
气隙磁场端部效应会引起磁场的不均匀性，使得电机在运转中会出现磁场损耗。磁场的不均匀性直接影响永磁体的磁损耗，进而导致转子铁心的局部加热，从而降低了电机的效率。
端部效应会导致磁场不均匀性，进而导致电机转矩产生脉动，严重影响电机的稳定性和运转平稳性。
磁场的不均匀性引起转子铁心的局部加热和振动，这会导致电机产生高音，影响电机的使用效果和舒适度。
2. 解决思路
为了解决气隙磁场端部效应带来的问题，本文提出了以下解决思路。
通过优化永磁体的形状来改善气隙磁场端部效应，如采用弧形或斜面型的永磁体设计，可以使磁场分布更加均匀，降低磁损耗和磁场分布不均引起的振动和噪声。
优化气隙设计，使其在转子旋转时能够保持较小的变形量，稳定性更好。此外，在气隙中设置磁学调节体，能够优化磁场分布，降低磁损耗和磁场分布不均引起的振动和噪声。
优化电机控制算法，使得转子绕组和永磁体之间的磁场能够更好地匹配，进而降低磁损耗和转矩脉动。
3. 实验仿真与结果分析
为了验证提出的解决方法的可行性，本文在仿真软件ANSYS中对轴向磁通永磁电机进行了仿真计算，并对仿真结果进行了分析。
采用斜面型永磁体设计，同时优化气隙设计，在气隙中加入磁学调节体，并结合合理的控制算法，得到的仿真结果表明，在满足一定要求的转速范围内，转矩脉动范围明显减小，噪音水平也得到了较大降低，性能表现较为理想。
4. 结论
本文重点研究了轴向磁通永磁电机中气隙磁场端部效应对电机性能的影响及其解决方法。通过理论分析和仿真计算，本文提出了永磁体形状设计、气隙设计和电机控制算法设计等一系列解决方法，并在仿真计算中进行了验证，结果表明，这些优化方案能够显著地减小转矩脉动范围和噪音水平，提高电机的效率和稳定性。
5. 参考文献
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