[發(fā)明專利]一種高效率Halbach陣列永磁同步電機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011464819.5
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112350480A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設計）人: 戈寶軍;柴慧敏;李凌霄
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K21/14;H02K29/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種高效率Halbach陣列永磁同步電機，包括定子、電樞繞組、轉子、轉子護套、轉子永磁體、轉軸，轉子永磁體為分塊Halbach陣列，Halbach陣列采用每極大于等于兩塊的結構；轉子護套采用不導磁材料。采用此種電機結構可以提高永磁同步電機效率、降低轉矩脈動，使用Halbach陣列調整氣隙磁密并減少轉子軛部漏磁，使鐵心表面損耗和永磁體渦流損耗更小，轉子護套使用不導磁材料，進一步改善氣隙磁通密度的正弦型，達到提高電機效率目的。

技術領域

本發(fā)明涉及電機，具體地，涉及一種Halbach陣列永磁同步電機，轉子結構新穎并具有高效率和高功率密度。

背景技術

永磁同步電機具有高效率、高功率密度和轉矩密度、調速范圍廣等特點，在工業(yè)領域被廣泛應用，特別是電動汽車和軌道交通行業(yè)。由于永磁同步電機對功率因素和轉矩脈動、效率提出了較高的要求，所以電機設計開發(fā)時氣隙磁通密度和反電勢是重要考慮因素。

Halbach陣列是由多種不同方向的永磁體構成的，比較簡單的結構僅有徑向和切向兩種結構組成，徑向和切向磁體各自產生磁場，而空間的磁場是各磁場合成的結果。由于Halbach陣列結構具有單邊磁場正弦、磁自屏蔽等優(yōu)良特性，顯然這一特性對于永磁電機的設計是很有利的。

在現(xiàn)有研究中采用雙層Halbach來增強Halbach永磁同步電機的電磁性能，提高氣隙磁通密度基波幅值和改善氣隙磁場的正弦性，但是永磁體的利用率降低了。通過分塊式極間隔斷Halbach磁鋼永磁同步電機參數(shù)優(yōu)化，得到較好的氣隙磁通密度波形，但連續(xù)3段充磁導致加工復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為進一步提高永磁同步電機的效率，減小轉矩脈動，設計一種加工工藝簡單、組裝方便的Halbach陣列永磁同步電機。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

一種高效率Halbach陣列永磁同步電機，包括定子、電樞繞組、轉子、轉子護套、轉子永磁體、轉軸；其特征在于定子與轉子護套之間存在氣隙，所述轉子位于所述定子內，且固定在所述轉軸上，所述轉子永磁體設置在所述轉子上且位于所述轉子與所述轉子護套之間，所述電樞繞組設置在所述定子上；所述的轉子永磁體為分塊式Halbach陣列，Halbach陣列采用每極大于等于兩塊的結構；所述的轉子護套采用不導磁材料。

所述的轉子永磁體由單層Halbach陣列和輔助磁鋼組成，Halbach陣列為相鄰兩塊磁鋼充磁角度相差90°的磁鋼組成，輔助磁鋼由徑向充磁的磁鋼組成，輔助磁鋼和Halbach磁鋼以相同的角速度旋轉。

所述的轉子永磁體中Halbach陣列磁鋼的中心線與輔助磁鋼的中心線重合，兩條中心線夾角為0。

通過采用上述技術方案，所提供的有益的效果是：在Halbach陣列的基礎上增加輔助磁極，在轉子內嵌磁鋼，增加徑向磁力線，引導更多的磁力線進入Halbach陣列，減小轉子軛部的漏磁，改變徑向磁通密度基波幅值和波形的正弦度，使得氣隙磁場磁通波形更趨正弦性，基波幅值更大，諧波畸變率更小，有效氣隙長度變小，轉矩脈動更小，鐵心表面損耗和永磁體渦流損耗更小，電機效率得到了提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的高效率Halbach陣列永磁同步電機。

圖2為圖1中轉子永磁體采用Halbach陣列示意圖。

圖3為本發(fā)明一個實施例中傳統(tǒng)Halbach結構示意圖。

圖4為本發(fā)明轉子永磁體采用Halbach陣列磁力線示意圖。

圖中，1-定子，2-電樞繞組，3-轉子，4-轉子護套，5-轉子永磁體，6-轉軸，7-Halbach陣列磁鋼，8-輔助磁鋼，9-每極兩塊Halbach永磁陣列磁鋼弧角，10-相鄰兩塊磁鋼充磁角。

具體實施方式