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軸向磁通永磁電機具有轉矩密度高、軸向尺寸小、結構緊湊的優點，在飛輪儲能、風力發電、電動汽車等領域具有廣闊的應用前景。由于軸向磁通永磁電機結構的特殊性，在其設計過程中，為了得到準確的性能參數，往往需要構建三維有限元計算模型，耗時耗力。

同時，由于制造裝配過程中的誤差以及電機運行過程中所受的沖擊力的影響，軸向磁通永磁電機定子與轉子軸線易發生偏移，導致轉子偏心。轉子偏心對電機損耗、受力、振動噪聲等性能有顯著影響，因此有必要研究軸向磁通永磁電機偏心狀態下的性能。

隨著對電機性能要求的提高，偏心情況下電機受力與振動得到了越來越多的研究。但是通過分析，目前對軸向磁通永磁電機偏心狀態下的研究相對較少，多采用有限元法，較為耗時，因此，有必要研究軸向磁通永磁電機偏心狀態下的解析計算方法，在保證計算精度的前提下提高計算速度。

沈陽工業大學電氣工程學院、重慶金康動力新能源有限公司的研究人員，以一臺額定功率10kW、額定轉速1500r/min的軸向磁通永磁電機為例，建立了理想狀態下的氣隙磁場解析計算模型，為了在計算中計及開槽與端部效應的影響，引入開槽氣隙磁導函數與端部效應函數，然后，分析了偏心狀態下的氣隙長度變化，對偏心狀態下的氣隙磁導進行傅里葉分解，形成傅里葉函數，建立偏心狀態下的氣隙磁場解析計算模型，最后基于偏心狀態下的解析計算模型分析了偏心對不平衡磁拉力的影響。

圖1 軸向磁通永磁電機三維模型

研究人員最后得出如下結論：

• 1）針對軸向磁通永磁電機三維有限元計算耗時的缺點，通過對氣隙磁導函數、端部效應函數的傅里葉分解，在解析計算中引入其傅里葉函數，構建軸向磁通永磁電機氣隙磁場解析計算模型，提高了軸向磁通永磁電機氣隙磁通密度計算的速度與準確性。
• 2）偏心后的軸向磁通永磁電機，氣隙磁場發生畸變，每對極下的磁場幅值均不等大小，動態偏心下的氣隙磁場畸變高于靜態偏心下的氣隙磁場畸變。
• 3）偏心使軸向磁通永磁電機中產生不平衡磁拉力，隨著偏心率的增加，不平衡磁拉力增大，靜態偏心下，不平衡磁拉力不隨時間變化，動態偏心下不平衡磁拉力隨之間周期性變化。

以上研究成果發表在2020年《電工技術學報》增刊1，論文標題為“偏心狀態下的軸向磁通永磁電機受力分析”，作者為張霄霆、張炳義、曹永鵬。