0 引 言
Halbach永磁陣列的概念最早是由美國勞倫斯伯克利國家實驗室的K1aus Halbach教授提出[1]，并在20世紀90年代被國內外研究機構相繼成功應用于新一代的粒子加速器、自由電子激光裝置、同步輻射裝置等高能物理領域中。
Halbach陣列是一種新型永磁體排列方式，它將不同磁化方向的永磁體按照一定的順序排列，使得陣列一邊的磁場顯著增強而另一邊顯著減弱，且很容易得到在空間較理想正弦分布的磁場。Halbach陣列的這些特性使其在永磁電機領域中具有廣闊的應用前景，Halbach陣列在學術界和工業界都受到了廣泛的關注。近十幾年來，在權威期刊和國際會議上，有很多與Halbach陣列相關的文獻出現。有些知名大學(如MIT、東京大學)已經對Hal—bach陣列的應用進行了卓有成效的研究口[2,3]。
本課題組目前正在開展基于Halbach陣列的高精度平面電機的研究，即在設計和制造出平面Hal—bach磁陣列的基礎之上，研制一套高精度平面電機系統。研究的第一步就是在電磁理論指導下設計不同拓撲結構的Halbach永磁陣列，并通過解析和仿真的手段來分析陣列的特性。
參考國內外高精度平面電機的結構，課題組最終選擇永磁直線電機作為執行器，直線電機的永磁陣列采用一維Halbach陣列。本文中，首先對Halbach陣列的磁場進行了解析求解，并對磁場進行了諧波分析，利用ANSYS和MATLAB軟件對陣列磁場進行了仿真分析，仿真結果進一步驗證了Halbach陣列的優良特性。
1 Halbach陣列的解析分析方法
MIT的Kim博士在文獻[2]中提出了一種永磁陣列的通用解析算法。下文首先介紹該算法，接著利用它來分析如圖1所示的陣列。
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