[發明專利]一種Halbach陣列方形電機

有效

• 申請號: 202110014196.X
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112769257B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 任成波;周開放;李文亮;徐盼
• 申請（專利權）人: 寧波精成車業有限公司
• 主分類號: H02K1/17
• 分類號: H02K1/17;H02K1/24;H02K5/04
• 代理公司: 寧波中致力專利代理事務所(普通合伙) 33322
• 代理人: 張圓

本發明公開了一種Halbach陣列方形電機，包括定子(1)和位于所述定子(1)內部的轉子(2)，所述定子(1)包括徑向截面外廓為方形的外殼(11)，所述外殼(11)的外壁四角處均由圓弧面過渡，沿所述外殼(11)的內壁布設有Halbach陣列組成的永磁體(12)，所述永磁體(12)包括位于外殼(11)內壁四角處的角磁體(121)，每個角磁體(121)的兩端均緊貼有一個邊磁體(122)；任意兩個相鄰角磁體(121)的磁極反向設置，任意一個邊磁體(122)的磁極方向與其所緊貼的角磁體(121)的磁極方向兩個方向的夾角成鈍角。本發明具有能有效減少磁場諧波含量、提高輸出轉矩，增大電機功率密度的優點。

技術領域

本發明涉及一種方形電機，特別是一種Halbach陣列方形電機。

背景技術

傳統的永磁電機從轉軸方向觀察其內部結構是具有圓柱形的外殼，外殼內設有轉子以及固定在外殼內表面的永磁體，這種結構的電機容易產生漏磁，在運輸和安裝過程中也容易滾動，在某些場合逐漸被方形電機取代；電機作為諸多機械設備最重要的零部件之一,它對設備是否能夠平穩、精準、可靠地運行關系密切。20世紀80年代Klaus Halbach教授最先提出了Halbach型永磁體陣列概念，發現該結構單側聚磁的特性，Halbach永磁電機包含體積小、調速范圍寬、起動轉矩大等優點，這也是目前方形電機普遍欠缺的。因此，Halbach型永磁體陣列方形電機的研發是目前頗具價值和意義的一大研發方向。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種Halbach陣列方形電機。它具有能有效減少磁場諧波含量、提高輸出轉矩，增大電機功率密度的優點。

本發明的技術方案：一種Halbach陣列方形電機，包括定子和位于所述定子內部的轉子，所述定子包括徑向截面外廓為方形的外殼，所述外殼的外壁四角處均由圓弧面過渡，沿所述外殼的內壁布設有Halbach陣列組成的永磁體，所述永磁體包括位于外殼內壁四角處的角磁體，每個角磁體的兩端均緊貼有一個邊磁體；任意兩個相鄰角磁體的磁極反向設置，任意一個邊磁體的磁極方向與其所緊貼的角磁體的磁極方向兩個方向的夾角成鈍角。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在：通過在方形電機的外殼內壁上布設Halbach陣列組成的永磁體來減小氣隙磁場諧波含量。具體地，永磁體包括位于四角處的角磁體，每個角磁體的兩端均緊貼有一個邊磁體，合理利用了定子內部空間，通過對角磁體、邊磁體磁極的排列從而組成Halbach陣列。具體地，永磁體中各個磁體的磁場方向規律為：任意兩個相鄰角磁體的磁極反向設置，任意一個邊磁體的磁極方向與其所緊貼的角磁體的磁極方向，兩者方向的夾角成鈍角設置，從而使每個角磁體與其緊貼的兩個邊磁體三者構成一個磁體單元，在這種排列方式下，永磁體在用相同磁體量的情況下能夠產生最強的磁場，從而提高電機輸出轉矩、增大電機功率密度。

前述的一種Halbach陣列方形電機中，所述外殼的內壁四角處均由圓弧面過渡，所述永磁體上與轉子所對的面均為圓弧面，所述外殼裝配永磁體后內部形成一個圓柱形的轉子容置空間。

作為另一種選擇，所述外殼的內壁四角處均由圓弧面過渡，所述永磁體上與轉子所對的面均為平面，所述外殼裝配永磁體后內部形成一個八棱柱形的轉子容置空間。

作為另一種選擇，所述外殼的內壁四角處均由平面過渡，所述永磁體上與轉子所對的面均為平面，所述外殼裝配永磁體后內部形成一個八棱柱形的轉子容置空間。

前述的一種Halbach陣列方形電機中，所述角磁體與外殼內壁四角處的圓弧面相貼合，所述邊磁體與外殼內壁的平面相貼合，互鄰的角磁體與邊磁體兩者磁極方向的夾角為135°。

作為另一種選擇，所述角磁體與外殼內壁四角處的平面相貼合，所述邊磁體與外殼內壁的平面相貼合，互鄰的角磁體與邊磁體兩者磁極方向的夾角為135°。

前述的一種Halbach陣列方形電機中，所述外殼內、外壁四角處的圓弧面在轉子的徑向截面中呈一段圓心角大小為90°的圓弧。