一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机制造技术

本发明专利技术公开了一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，包含定子、第一转子、第二转子、第一调磁环和第二调磁环，第一转子和第二转子与定子同轴设置并且分别设置在定子两侧，第一调磁环设置在定子与第一转子之间，第二调磁环设置在定子与第二转子之间，第一调磁环和第二调磁环与定子同轴设置，第一转子和第二转子分别包含转子轭和若干转子永磁体，若干转子永磁体固定在转子轭侧面并且沿转子轭周向放置，若干转子永磁体采用Halbach充磁方式。本发明专利技术集中了轴向磁场永磁电机和磁通切换永磁电机的优点，轴向尺寸小、功率和转矩密度大、效率高。

A New Type of Halbach Motor with Magnetic Adjustment Axial Flux Switching

The invention discloses a new type of Halbach motor with adjustable magnetic axial flux switching, which comprises a stator, a first rotor, a second rotor, a first adjustable magnetic ring and a second adjustable magnetic ring. The first rotor and the second rotor are coaxially arranged on both sides of the stator, the first adjustable magnetic ring is located between the stator and the first rotor, the second adjustable magnetic ring is located between the stator and the second rotor, and the first adjustable magnetic ring is located between the stator and the second rotor. The first and second magnetizing rings are coaxially arranged with the stator. The first rotor and the second rotor contain the rotor yoke and several rotor permanent magnets respectively. Some rotor permanent magnets are fixed on the side of the rotor yoke and placed along the circumference of the rotor yoke. Some rotor permanent magnets are magnetized by Halbach method. The invention has the advantages of axial magnetic field permanent magnet motor and flux switching permanent magnet motor, small axial size, high power and torque density, and high efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机
本专利技术涉及一种Halbach电机，特别是一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机。
技术介绍
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，纯电动汽车由于其零排放污染物质的特性逐渐成为未来新能源汽车发展的主流趋势。电动汽车轮毂电机技术是一种将动力、传动和制动装置全部整合到轮毂内的电机技术，它极大简化了电动车辆的机械部分，增加车内空间，提高整车效率，减少了加速时间。因此，轮毂电机已成为国内外学者、汽车生产厂商研究的热点。比利时学者C.Versele等人提出了一种适合于驱动电动车轮的双转子单定子轴向磁场永磁电机，该轴向磁场永磁电机与传统径向永磁电机相比，具有转矩密度大、重量轻等优点。20世纪80年代美国劳伦斯伯克利国家实验室的KlausHalbach教授最先提出了Halbach型永磁体阵列概念，并在八、九十年代被许多研究机构相继应用于新一代的粒子加速器、自由电子激光装置、同步辐射装置等高能物理领域。近年来Halbach型永磁体阵列在电机中得到了应用，不仅增强电机的输出转矩，而且降低了损耗提高了效率。因此考虑电动汽车驱动电机的发展趋势，设计一种适用于电动汽车轮毂电机的调磁轴向磁通切换Halbach电机，可以增大电机的转矩/功率密度、拓宽运行范围、提高驱动效率、减小制造和维护成本,有利于推动电动汽车的发展。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，增强电机容错性，提高输出转矩及拓宽调速范围。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，其特征在于：包含定子、第一转子、第二转子、第一调磁环和第二调磁环，第一转子和第二转子与定子同轴设置并且分别设置在定子两侧，第一调磁环设置在定子与第一转子之间，第二调磁环设置在定子与第二转子之间，第一调磁环和第二调磁环与定子同轴设置，第一转子和第二转子分别包含转子轭和若干转子永磁体，若干转子永磁体固定在转子轭侧面并且沿转子轭周向放置，若干转子永磁体采用Halbach充磁方式。进一步地，所述定子包含若干定子模块和不导磁隔离环，若干定子模块呈圆环形设置，不导磁隔离环设置在相邻的定子模块端部之间将相邻定子模块之间磁场隔离，每个定子模块包含两个H形定子铁芯、定子永磁体、两个电枢绕组和两组励磁绕组，两个H形定子铁芯首尾设置并且端部留有间隙，定子永磁体固定设置在两个H形定子铁芯间隙之间，两个电枢绕组对称设置在定子模块的两侧，并且每个电枢绕组缠绕在两个H形定子铁芯同一侧的电枢槽内，励磁绕组平行于电枢绕组设置在两个电枢绕组之间并且励磁绕组缠绕在每个H形定子铁芯外侧。进一步地，所述H形定子铁芯包含铁芯本体和四个定子齿，定子齿齿形为扇形齿、平行齿或梯形齿中的一种，四个定子齿分成两组分别固定在铁芯本体两侧侧面的两端形成对称或不对称H形定子铁芯。进一步地，所述定子包含若干定子模块和不导磁隔离环，若干定子模块呈圆环形设置，不导磁隔离环设置在相邻的定子模块端部之间将相邻定子模块之间磁场隔离，每个定子模块包含两个H形定子铁芯、定子永磁体、两个电枢绕组和两组励磁绕组，两个H形定子铁芯首尾设置并且端部留有间隙，定子永磁体固定设置在两个H形定子铁芯间隙之间。定子永磁体可以为一种材料或者多种永磁材料串联的组合，当定子永磁体由高矫顽力磁铁和低矫顽力磁铁构成时，励磁绕组变调磁绕组使用。高矫顽力磁铁一侧与低矫顽力磁铁一侧固定连接，高矫顽力磁铁另一侧固定在一个H型定子铁芯一端，低矫顽力磁铁另一侧固定在另一个H型定子铁芯一端，两个电枢绕组对称设置在定子模块的两侧，并且每个电枢绕组缠绕在两个H形定子铁芯同一侧的电枢槽内，调磁绕组平行于电枢绕组设置在两个电枢绕组之间并且励磁绕组缠绕在每个H形定子铁芯外侧。进一步地，所述定子永磁体沿着定子周向交替充磁。进一步地，所述若干定子模块的励磁绕组之间相互串联，并且相邻定子模块的两个励磁绕组的励磁方向相反。进一步地，所述定子模块的数量为6个，不导磁隔离环12个，不导磁隔离环两个一组设置在定子模块之间，其中沿着定子径向相对的两个电枢绕组相互串联构成一相三相绕组，因此径向相对的四个电枢绕组可以构成两套相绕组。进一步地，所述转子永磁体为12块，组成Halbach阵列，由径向充磁磁钢和切向充磁磁钢组成。进一步地，所述第一调磁环和第二调磁环分别包含碳纤维架和若干调磁齿，碳纤维架为两个环形支架，每个调磁齿的两端分别固定在两个碳纤维架上，若干调磁齿沿碳纤维架周向等间距分布。进一步地，所述调磁齿为13个。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术的新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，集中了轴向磁场永磁电机和磁通切换永磁电机的优点，轴向尺寸小、功率和转矩密度大、效率高；不导磁隔离环的设置对相与相之间的绕组进行了物理隔离、热隔离与磁隔离，降低了相绕组之间的互感，避免了相间短路故障,提高了电机的容错性能；转子采用Halbach充磁方式，增强了聚磁能力，同时可提供更大的扭矩和爬坡能力；放置于相邻H形定子模块和不导磁隔离环间的励磁绕组可对电机磁场进行调节，提高了转矩输出能力和调速范围。附图说明图1是本专利技术的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机的示意图。图2是本专利技术的定子分拆示意图。图3是本专利技术的H型定子永磁体实施例1的示意图。图4是本专利技术的H型定子永磁体实施例2的示意图。图5是本专利技术的定子绕组和励磁绕组示意图。图6是本专利技术的励磁绕组连接图。图7是本专利技术的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机的混合励磁磁路示意图。图8是本专利技术的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机的转子充磁方向二维展开示意图。具体实施方式下面结合附图并通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。如图1和图2所示，本专利技术的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，包含定子3、第一转子1、第二转子5、第一调磁环2和第二调磁环4，第一转子1和第二转子5与定子3同轴设置并且分别设置在定子3两侧，第一调磁环2设置在定子3与第一转子1之间，第二调磁环4设置在定子3与第二转子5之间，第一调磁环2和第二调磁环4与定子3同轴设置，第一转子1和第二转子5分别包含转子轭6和若干转子永磁体7，若干转子永磁体7固定在转子轭6侧面并且沿转子轭6周向放置，若干转子永磁体7采用Halbach充磁方式。本专利技术的定子永磁体具有两种实施例，下面分别进行阐述：实施例1：如图3所示，定子3包含若干定子模块和不导磁隔离环，若干定子模块呈圆环形设置，不导磁隔离环设置在相邻的定子模块端部之间将相邻定子模块之间磁场隔离，相邻定子模块之间的不导磁隔离环包含左不导磁隔离环11和右不导磁隔离环12，左不导磁隔离环11和右不导磁隔离环12分别设置在间隙的两侧。每个定子模块包含两个H形定子铁芯10、定子永磁体16、17、两组电枢绕组8和励磁绕组9，两个H形定子铁芯10首尾设置并且端部留有间隙，定子永磁体固定设置在两个H形定子铁芯10间隙之间，定子永磁体包含定子左永磁体16和定子右永磁体17，定子左永磁体16和定子右永磁体17分别设置在两个H型定子铁芯10间隙的两侧。两组电枢绕组8对称设置在定子模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，其特征在于：包含定子、第一转子、第二转子、第一调磁环和第二调磁环，第一转子和第二转子与定子同轴设置并且分别设置在定子两侧，第一调磁环设置在定子与第一转子之间，第二调磁环设置在定子与第二转子之间，第一调磁环和第二调磁环与定子同轴设置，第一转子和第二转子分别包含转子轭和若干转子永磁体，若干转子永磁体固定在转子轭侧面并且沿转子轭周向放置，若干转子永磁体采用Halbach充磁方式。

【技术特征摘要】
1.一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，其特征在于：包含定子、第一转子、第二转子、第一调磁环和第二调磁环，第一转子和第二转子与定子同轴设置并且分别设置在定子两侧，第一调磁环设置在定子与第一转子之间，第二调磁环设置在定子与第二转子之间，第一调磁环和第二调磁环与定子同轴设置，第一转子和第二转子分别包含转子轭和若干转子永磁体，若干转子永磁体固定在转子轭侧面并且沿转子轭周向放置，若干转子永磁体采用Halbach充磁方式。2.按照权利要求1所述的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，其特征在于：所述定子包含若干定子模块和不导磁隔离环，若干定子模块呈圆环形设置，不导磁隔离环设置在相邻的定子模块端部之间将相邻定子模块之间磁场隔离，每个定子模块包含两个H形定子铁芯、定子永磁体、两个电枢绕组和两组励磁绕组，两个H形定子铁芯首尾设置并且端部留有间隙，定子永磁体固定设置在两个H形定子铁芯间隙之间，两个电枢绕组对称设置在定子模块的两侧，并且每个电枢绕组缠绕在两个H形定子铁芯同一侧的电枢槽内，励磁绕组平行于电枢绕组设置在两个电枢绕组之间并且励磁绕组缠绕在每个H形定子铁芯外侧。3.按照权利要求2所述的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，其特征在于：所述H形定子铁芯包含铁芯本体和四个定子齿，定子齿齿形为扇形齿、平行齿或梯形齿中的一种，四个定子齿分成两组分别固定在铁芯本体两侧侧面的两端形成对称或不对称H形定子铁芯。4.按照权利要求1所述的一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，其特征在于：所述定子包含若干定子模块和不导磁隔离环，若干定子模块呈圆环形设置，不导磁隔离环设置在相邻的定子模块端部之间将相邻定子模块之间磁场隔离，每个定子模块包含两个H形定子铁芯、定子永磁体、两个电枢绕组和两组励磁绕组，两个H形定子铁芯首尾设置并且端部留有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蔚，张徐，粱惺彦，於锋，张双双，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32