本课题所研究的是基于山东省高等学校科技计划项目“表贴式无轴承永磁电机瞬态磁场时步解析法基础研究”中的研究内容之一,项目编号:J16LN28。主要的研究目的是建立表贴式无轴承永磁电机稳态磁场时步解析模型并求解,丰富和完善该电机基础理论研究体系。本文以电磁场理论为基础,采用电机电磁场时步解析法对表贴式无轴承永磁电机进行磁场计算及分析,主要的研究内容如下:(1)通过时步解析法推导系统方程,建立表贴式无轴承永磁电机的系统解析模型,将求解区域细分为气隙区域、永磁体区域、槽区域三个部分,同时构造三个区域的矢量磁位方程,并结合边界条件,采用分离变量法,获得方程组的通解。最后用matlab编程仿真得到相应状态下的气隙磁密分布结果,并对其结果进行分析。(2)利用已计算出的矢量磁位来计算绕组磁链的波形,得到磁链函数,并用磁链微分法计算出反电势。同时通过麦克斯韦张量法计算出表贴式无轴承永磁电机的齿槽转矩,并将其结果与有限元的结果进行对比分析,用以验证该算法的有效性和正确性,并针对结果对电机的相关性能进行理论分析。(3)表贴式无轴承永磁电机定子槽中嵌入了一套悬浮绕组,通过产生的悬浮力,使转子发生悬浮。同时对悬浮加载产生的悬浮力进行分析,最后将计算结果与有限元结果进行比较。(4)采用场路耦合时步解析法对表贴式无轴承永磁电机进行分析,构造了定子电路模型与电压平衡方程。同时举例分析两种不同的场路耦合稳态分析时端电压与负载的给定方法,并选择合适的方法进行后面的计算与分析。(5)搭建表贴式无轴承永磁电机的控制平台,对电机进行实验研究,把反电势的实验结果与仿真结果进行比较。并测试该电机的悬浮性能与悬浮绕组加载产生的悬浮力对电机性能的影响。