[發(fā)明專利]減少漏磁的Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011096555.2
• 申請(qǐng)日: 2020-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN112332573B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖玲;胡見濤;賀西武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K1/27
• 分類號(hào): H02K1/27
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 黨桃桃

本發(fā)明提供一種減少漏磁的Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)，包括Halbach永磁陣列本體、碳纖維保護(hù)套和Fe基軟磁復(fù)合材料；Halbach永磁陣列本體由多個(gè)徑向充磁永磁體和多個(gè)切向充磁永磁體交替排列組合而成；Halbach永磁陣列本體的外表面由一個(gè)聚磁面和多個(gè)蔽磁面組成；聚磁面上包覆有碳纖維保護(hù)套；蔽磁面上包覆有碳纖維保護(hù)套，碳纖維保護(hù)套上固定有Fe基軟磁復(fù)合材料。本發(fā)明采用碳纖維保護(hù)套和Fe基軟磁復(fù)合材料包覆，大大減少了漏磁，甚至能夠完全消除漏磁。Fe基軟磁復(fù)合材料的設(shè)置能夠使氣隙區(qū)域處的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)。本發(fā)明Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用在徑向永磁軸承和盤式無(wú)鐵芯雙邊永磁電機(jī)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力裝備的推進(jìn)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種減少漏磁的Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

Halbach永磁陣列由徑向充磁和切向充磁的永磁體交替排列組成，形成充磁方向連續(xù)均勻變化的陣列。通過(guò)將不同充磁方向的永磁體按照一定規(guī)律排列，能夠在磁體的一側(cè)匯聚磁力線，而在另一側(cè)減弱磁力線，從而使得永磁體的磁場(chǎng)能量最大的集中在所需要的氣隙中。由于Halbach陣列具有以上顯著優(yōu)勢(shì)，在徑向永磁軸承、盤式永磁電機(jī)、磁懸浮列車等場(chǎng)合具有很好的應(yīng)用前景。

徑向永磁軸承是一種利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子與軸承承載表面分離的非接觸式軸承，具有無(wú)摩擦、無(wú)磨損和無(wú)需潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，但單一方向充磁的永磁體易產(chǎn)生退磁，其構(gòu)成的軸承所提供的磁力較弱，因此，將Halbach陣列應(yīng)用于徑向永磁軸承中能有效地增強(qiáng)永磁體的承載能力。盤式永磁電機(jī)功率密度高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，振動(dòng)噪聲小，低速下運(yùn)行平穩(wěn)、高效，應(yīng)用于航天飛行器、風(fēng)力發(fā)電、電動(dòng)汽車和手持電動(dòng)工具等場(chǎng)合。Jacek F.Gieras等學(xué)者首先將Halbach型永磁體陣列應(yīng)用于盤式無(wú)鐵心永磁電機(jī)中，能夠得到非常接近正弦的氣隙磁密，明顯提高了電機(jī)的效率和功率密度[見文獻(xiàn)：J F Gieras，I AGieras.Performance Analysis of a Coreless Permanent Magnet Brushless Motor[C].Industry Applications Conference，37th IAS Annual Meeting，2002:2477-2482]。

綜上，Halbach陣列的大部分磁力線集中在氣隙中，可提高磁通利用率，但Halbach永磁陣列漏磁較多，導(dǎo)致永磁體利用率降低；在研究損耗和動(dòng)態(tài)特性時(shí)，均忽略了其端部效應(yīng)，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果精度不高，因此要降低損耗并提高動(dòng)態(tài)特性就需要尋找高電阻率磁性材料；對(duì)于旋轉(zhuǎn)部件，特別是高速運(yùn)行下離心力對(duì)永磁體強(qiáng)度提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種減少漏磁的Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差和漏磁嚴(yán)重的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

減少漏磁的Halbach永磁陣列結(jié)構(gòu)，包括Halbach永磁陣列本體、碳纖維保護(hù)套和Fe基軟磁復(fù)合材料；Halbach永磁陣列本體由多個(gè)徑向充磁永磁體和多個(gè)切向充磁永磁體交替排列組合而成；Halbach永磁陣列本體的外表面由一個(gè)聚磁面和多個(gè)蔽磁面組成；聚磁面上包覆有碳纖維保護(hù)套；蔽磁面上包覆有碳纖維保護(hù)套，碳纖維保護(hù)套上固定有Fe基軟磁復(fù)合材料。