摘要：传统型混合式步进电机（HSM）采用轴向永磁磁路结构，环形永磁体放置在转子上，其截面积受转子铁心内、外径的限制，磁钢用量有限；其转子常采用多段式以缩短磁路，解决永磁磁通沿轴向衰减问题，但转子分段的增加导致转子有效铁心占比的减小，限制了电机的转矩密度，且轴向长度的增加在电机安装尺寸受限的情况下并不适用。本文提出了一种两相单极内嵌式HSM，转子铁心轴向分两段，错开半个齿距，每段内嵌两个半圆瓦片形径向充磁同极性永磁体。该结构永磁体不额外占用轴向空间，且磁通沿轴向衰减较小，从而减小了电机体积，提高了转矩密度。本文首先介绍了单极内嵌式HSM的电机结构及工作原理；其次，为了与传统HSM作对比，采用传统57型HSM结构参数，基于三维有限元设计了相同体积的单极内嵌式HSM样机电磁方案，仿真分析了其空载磁场和气隙磁密分布，对比分析了两种电机的稳态运行性能，仿真结果表明，与相同尺寸的传统型HSM相比，单极内嵌式HSM的额定保持转矩和输出转矩均大于传统型HSM。
关键词：单极内嵌混合式步进电机；永磁体设计；转矩密度；有限元分析 |
