一.问题的提出

1.在永磁同步电机中，永磁体与定子之间的气隙通常用来形成永磁磁轭。如图1所示，永磁体由两块平行的薄层组成，相邻磁极间的气隙非常小。这就导致永磁同步电机的气隙磁场分布与直线型磁轭不同。

2.由于永磁同步电机是靠电磁力实现气隙磁场调节，因此，永磁同步电机的气隙磁场分布特性是由电磁特性决定的，它与永磁同步电机运行效率密切相关。这是因为在磁路中没有磁轭时，电机内有足够的气隙来产生足够大的磁场强度，从而实现气隙磁密的调节；但此时由于转子表面磁密分布不均匀，容易产生局部磁密过高现象，从而影响电机性能。

二.模型的建立

1.本文采用麦克斯韦方程组来描述二维平面上的磁场分布，其中，x为直线，y为圆弧线。

2.这里x与y均为恒定值；当两个磁轭在x轴上相交时，磁轭y=0与交磁轭x=0相交于一个平面上。

3.所以交叉磁轭的磁场分布是由交磁轭的空间磁场分布决定的。

4.因此，首先应该确定交磁轭的空间磁场分布。

5.根据麦克斯韦方程组可得，当x=0时，交磁轭所形成的磁场强度为零；当x=1时，交磁轭所形成的磁场强度为零；当x=1时，交磁轭所形成的磁场强度最大值与交磁轭所形成的磁场强度最大值相等。

三.结果分析

1.根据上面的分析可知，当x=0时，交磁轭所形成的磁场强度最大值与交磁轭所形成的磁场强度最大值相等；当x=1时，交磁轭所形成的磁场强度最大值与交磁轭所形成的磁场强度最大值相等。这说明交叉磁轭在磁场分布上呈现出与直线型磁轭完全相反的特性。

四.结论

1.通过对交叉磁轭的有限元仿真计算，可以得出如下结论：

2.磁轭外侧的径向和切向磁场分量和内外表面的磁场分量相同，在铁芯中产生了径向和切向感应电流。交叉磁轭内侧的径向磁场分量远小于外侧的径向磁场分量，其数值与交叉磁轭厚度成正比，在铁芯中产生径向感应电流。因此，通过交叉磁轭可以在铁芯中产生感应电流，其感应电流的方向与外侧表面磁场方向相反。

3.由于内外表面有不同的铁磁性材料，内外表面电流密度分布也有很大差别。内侧为铁磁性材料，外侧为非铁磁性材料。