本发明专利技术公开了一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，该电机是一种外磁场Halbach永磁容错电机。定子由定子铁芯和单层集中式绕组组成。转子包括外磁场Halbach阵列和不锈钢的套筒，径向磁化的钕铁硼永磁材料和切向磁化的铁氧体永磁材料相间排列组成Halbach永磁阵列；套筒套装在Halabch永磁阵列外侧，用来加固永磁材料和增强转子的机械鲁棒性。该混合磁材料Halbach永磁容错电机由于使用了铁氧体永磁材料，减少了稀土永磁材料的用量，降低了电机的制造成本，为混合磁材料在Halbach永磁电机中的应用开辟了广阔的前景。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，该电机是一种外磁场Halbach永磁容错电机。定子由定子铁芯和单层集中式绕组组成。转子包括外磁场Halbach阵列和不锈钢的套筒，径向磁化的钕铁硼永磁材料和切向磁化的铁氧体永磁材料相间排列组成Halbach永磁阵列；套筒套装在Halabch永磁阵列外侧，用来加固永磁材料和增强转子的机械鲁棒性。该混合磁材料Halbach永磁容错电机由于使用了铁氧体永磁材料，减少了稀土永磁材料的用量，降低了电机的制造成本，为混合磁材料在Halbach永磁电机中的应用开辟了广阔的前景。【专利说明】一种混合磁材料Ha I bach永磁容错电机
本专利技术涉及一种永磁同步电机，特指一种混合磁材料Halbach永磁容错电机。
技术介绍
因其独特的自屏蔽磁化结构，Halbach永磁电机具有如下优点：（1) Halbach永磁 阵列中存在径向和切向磁场，两者相互重叠使气隙的磁感应强度大幅度提高，从而可有效 地减小电机的体积，提高电机的功率密度。（2)Halbach永磁阵列可产生正弦分布的气隙磁 场，因而不需要定转子斜槽。（3)可以忽略的定位转矩，因而可有效地降低转矩脉动。（4) 转子可由Halbach永磁阵列可以组成，不需要转子铁芯或者外壳，减轻了电机的体积重量。 可是由于其特殊的自屏蔽磁化结构，相比于其他永磁电机结构，Halbach永磁电机需要更多 的稀土永磁材料。 由于稀土永磁材料含量有限并且近年来其价格节节攀升。如何减少永磁电机中稀 土永磁材料的用量和降低电机的制造成本，成为目前永磁电机研究的焦点。铁氧体永磁材 料由于不含有稀土元素，价格低廉，更重要的是其含量丰富和供应稳定。因而铁氧体永磁材 料已较好地成为稀土永磁材料的替代品。已有不少学者开始利用低价格的铁氧体永磁材 料代替高价格的钕铁硼永磁材料，并且取得了不错的研究成果。澳大利亚悉尼科技大学的 Dorroll, David G等设计并制造了铁氧体材料福向电机，使得该电机特性与钕铁硼材料电 机的特性相当。在此基础上，韩国蔚山大学的Mohammad, Mizanoor Rahman等设计并分析了 带有聚磁环的铁氧体材料辐向电机，由于铁氧体材料聚磁环的使用，增大了电机的气隙磁 场。但是相比于传统稀土永磁电机，铁氧体永磁电机的直径或者长度会增大。 永磁电机的容错能力对其可靠稳定的运行至关重要。容错齿和单层集中绕组可使 永磁电机具有各相磁隔离、热隔离、物理隔离和电隔离的能力，实现了电机在结构上固有的 解耦作用。因此对永磁电机的高可靠设计和高稳定运行而言，容错齿和单层集中式绕组很 有必要。 目前Halbach永磁电机结构中应用的永磁材料一般是钕铁硼或者杉钴稀土永磁 材料。为了减少稀土永磁材料的用量和降低电机的制造成本，本专利技术提出了一种混合磁材 料的高可靠性Halbach永磁容错电机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出了一种减少稀土永磁材料用量的混合磁材料高可靠性 Halbach永磁容错电机。基于上述要求，本专利技术公布了一种混合磁材料Halbach永磁容错电 机。该混合材料Halbach电机是指在该电机中既使用铁氧体永磁材料，又使用钕铁硼永磁 材料。 本专利技术采用的技术方案是： 一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，包括转子以及由定子铁芯和定子绕组构成的 定子，所述转子包括外磁场的Halbach永磁阵列，所述Halbach永磁阵列由径向磁化的钕铁 硼永磁材料和切向磁化的铁氧体永磁材料相间排列组成。由于铁氧体永磁材料的使用，减 少了稀土永磁材料的用量。 进一步，所述定子绕组为单层集中式绕组，所述单层集中式绕组交替缠绕在定子 齿上。于采用了容错齿和单层集中式绕组，使得该电机在结构上具有自解耦作用，从而具有 各相磁隔离、热隔离、物理隔离和电隔离的容错能力。 进一步，所述转子还包括不锈钢的套筒，所述套筒套装在所述Halabch永磁体阵 列外侧。不锈钢的套筒套装在Halbach阵列外侧，加固了 Halbach永磁阵列和增强转动部 件的机械鲁棒性。 进一步，所述定子铁芯采用WGT-200材料冲片叠压而成。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术的混合磁材料Halbach永磁容错电机由于采用了价格低和含量丰富的铁氧体 永磁材料，降低了稀土永磁材料的用量，同时电机的造价也会降低，为扩大永磁电机的应用 领域提供了可能性。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术结构简图； 图2是铁氧体和钕铁硼的充磁方向； 图3是本专利技术与传统稀土 Halbach永磁电机的反电势对比； 图4是本专利技术与传统稀土 Halbach永磁电机的反电势的谐波分析。 图中：1.定子铁芯；2.单层集中式绕组；3.套筒；4.钕铁硼永磁材料；5.铁氧体 永磁材料。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 本专利技术一种混合磁材料Halbach永磁容错电机的一种实施方式的结构如图1 所示，包括转子以及由定子铁芯1和定子绕组构成的定子，定子铁芯1采用国内常用的 WGT-200材料冲片叠压而成。转子包括外磁场的Halbach永磁阵列，该Halbach永磁阵列由 径向磁化的钕铁硼永磁材料4和切向磁化的铁氧体永磁材料5相间排列组成，钕铁硼永磁 材料4和铁氧体永磁材料5的充磁方向和排布如附图2所不，由于铁氧体永磁材料的使用， 减少了稀土永磁材料的用量。定子绕组为四相单层集中式绕组，相间交替缠绕在定子齿上， 由于采用了容错齿和单层集中式绕组，使得该电机在结构上具有自解耦作用，从而具有各 相磁隔离、热隔离、物理隔离和电隔离的容错能力。转子还包括不锈钢的套筒3,套筒3套装 在所述Halabch永磁体阵列外侧，不锈钢的套筒套装在Halbach阵列外侧，加固了 Halbach 永磁阵列和增强转动部件的机械鲁棒性。 为了体现该混合磁材料Halbach容错永磁电机的优势，本专利技术给出了其与传统稀 土 Halbach永磁电机的性能对比。附图3给出了两种模型的单层集中式绕组2的反电势波 形。附图4给出了反电势的谐波分析。结合图3和图4中可以看出与传统的稀土 Halbach 永磁电机相比，该混合磁材料Halbach永磁电机可提供相近的反电势波形，反电势基波幅 值亦基本相近。表1给出了两电机的永磁材料用量和比例及反电势幅值的对比，可以看出 该混合磁材料Halbach永磁电机的钕铁硼用量只有传统的稀土永磁Halbach电机的90%左 右。 表 1 【权利要求】1. 一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，包括转子以及由定子铁芯（1)和定子绕组 构成的定子，其特征在于：所述转子包括外磁场的Halbach永磁阵列，所述Halbach永磁阵 列由径向磁化的钕铁硼永磁材料（4)和切向磁化的铁氧体永磁材料（5)相间排列组成。2. 根据权利要求1所述的一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，其特征在于：所述 定子绕组为单层集中式绕组，所述单层集中式绕组交替缠绕在定子齿上。3. 根据权利要求1或2所述的一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，其特征在于： 所述转子还包括不锈钢的套筒（3)，所述套筒（3)套装在所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种混合磁材料Halbach永磁容错电机，包括转子以及由定子铁芯（1）和定子绕组构成的定子，其特征在于：所述转子包括外磁场的Halbach永磁阵列，所述Halbach永磁阵列由径向磁化的钕铁硼永磁材料（4）和切向磁化的铁氧体永磁材料（5）相间排列组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘国海，邵明明，陈前，赵文祥，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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