2023年2月电工技术学报Vol.38No.4第38卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.212072不均匀气隙工况下轴向磁通永磁电动式磁悬浮电机的磁场与力特性分析秦伟1,2马育华3张洁龙1吕刚1（1.北京交通大学电气工程学院北京1000442.北京市轨道交通电气工程技术研究中心北京1000443.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司太原030006）摘要该文以轴向磁通永磁电动式磁悬浮电机为研究对象，针对其运行过程中存在的气隙不均匀工况，在直角坐标下建立求解该电机磁场和电磁特性的三维解析模型。首先，基于等效电流片模型，推导出轴向磁通Halbach永磁阵列的三维空间磁场分布函数。对该磁场分布函数进行傅里叶级数转换，使Halbach转子三维磁场函数具有形式上连续统一的解析表达式。在此基础上，基于二阶矢量磁位，构建该电机的三维解析模型，推导出悬浮力、水平力和涡流损耗的解析表达式，并通过有限元法验证了解析计算模型的准确性。最后，通过小型样机实验，来验证理论计算的准确性。该文提出的解析模型适用于永磁电动式磁悬浮系统的任意气隙工况，可以作为该系统的一般设计方法。关键词：轴向磁通不均匀气隙电磁特性磁悬浮解析计算Halbach阵列中图分类号：TM3510引言磁悬浮列车具有噪声低、环保性能好、线路适应性强、乘坐舒适、运行安全可靠、建设及维护成本低、运营效益好等诸多优点，非常适合未来交通发展的新要求[1-4]。中共中央、国务院分别于2019、2021年印发的《交通强国建设纲要》和《国家综合立体交通网建设规划》明确提出了加强高速磁悬浮的技术储备和推进高速磁悬浮布局的要求[5]。磁悬浮技术成为新时代轨道交通创新发展的技术方向[6-7]。电动式磁悬浮（ElectrodynamicSuspension,ES）具有气隙大、稳定性强、能耗低、控制简单等优点，同时随着列车运行速度的提高，其运行稳定性更高。因此电动式磁悬浮是高速磁悬浮系统和低真空管道列车的重要发展方向[8-9]。现阶段研究的电动式磁悬浮方案主要有低温超导磁悬浮技术[8,10]和永磁电动型磁悬浮[11-15]。低温超导电动悬浮技术是利用在地面U型轨道梁侧壁铺设短路8字线圈的零磁通原理实现悬浮和导向，利用长定子同步直线电机实现牵引，具有运行平稳、导向良好、悬浮气隙大等优势，在2015年创造了地面轨道交通工具载人时速603km的世界纪录。但低温超导电动悬浮技术是一种牵引和悬浮导向系统分离的磁悬浮，即使用两套电磁系统，实现其在三维空间的电磁约...
