Halbach电机的转子结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种Halbach电机的转子结构，其包括有N极磁钢、S极磁钢以及转轴，N极磁钢包括有N极大磁钢以及N极小磁钢，S极磁钢包括有S极大磁钢以及S极小磁钢，并具体限定：于N极小磁钢内、其磁力线与N极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角，于S极小磁钢内、其磁力线与S极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角。本实用新型专利技术具有如下改进优点：构成磁组的永磁体结构形状简单，其加工难度低；安装操作简单方便，电机生产效率高、提高产品一致性；磁组的结构限位，其可以消除组装时的累积误差，提高电机性能；永磁体截面积更大、永磁体内部磁路更长，从而提升了电机的抗退磁能力。

【技术实现步骤摘要】
Halbach电机的转子结构
本技术涉及电机设备
，更具体地说，特别涉及一种Halbach电机的转子结构。
技术介绍
Halbach电机是一种应用海尔贝克阵列磁体结构的电机，海尔贝克阵列磁体结构是工程上近似理想的磁体结构，该结构的设计目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。海尔贝克阵列磁体结构利用特殊的磁体单元排列形式，能够增强磁体单元单方向上的场强。Halbach转子结构应用于永磁类电机，其能够构建出特殊的电机磁场回路，可以使电机去掉转子导磁轭结构，并且增大气隙磁密、优化气隙波形，有效提高电机各项性能、减小电机重量、降低产品成本。在现有技术中，传统Halbach转子由N极磁钢、S极磁钢以及转轴组成，N极磁钢以及S极磁钢采用平板式结构，N极磁钢或者S极磁钢贴到转轴上，贴片(N极磁钢、S极磁钢)与转轴之间为线接触，由于贴片难度较大，通常是采用人工进行贴片操作，人工贴片操作会造成贴片的误差累积。由于Halbach转子结构较为复杂，导致其存在工艺性差、设计不灵活等问题，也正是这些问题的存在，使得Halbach转子无法实现批量化生产，甚至小批量生产的性能也较差。综上所述，由于结构设计不合理及加工工艺繁琐，导致Halbach转子结构各项优势无法应用到实际生产中。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构设计合理，制造难度较低的Halbach电机。为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种Halbach电机的转子结构，包括有N极磁钢、S极磁钢以及转轴。在本技术中，所述转轴为圆轴结构；所述N极磁钢包括有N极大磁钢以及N极小磁钢，所述N极大磁钢的径向切面为等腰梯形，所述N极大磁钢的顶面为第一贴合面，所述N极大磁钢通过所述第一贴合面粘贴到所述转轴上，所述N极小磁钢的径向切面为长方形，于所述N极小磁钢内、其磁力线与所述N极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角，所述N极小磁钢的一侧面为第二贴合面，所述N极小磁钢通过所述第二贴合面粘贴到所述转轴上，所述N极小磁钢的一侧边面与所述N极大磁钢的侧边面连接，所述N极大磁钢的两侧边各设置有相同数量的一个或多个所述N极小磁钢并形成有N极磁组；所述S极磁钢包括有S极大磁钢以及S极小磁钢，所述S极大磁钢的径向切面为等腰梯形，所述S极大磁钢的顶面为第三贴合面，所述S极大磁钢通过所述第三贴合面粘贴到所述转轴上，所述S极小磁钢的径向切面为长方形，于所述S极小磁钢内、其磁力线与所述S极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角，所述S极小磁钢的一侧面为第四贴合面，所述S极小磁钢通过所述第四贴合面粘贴到所述转轴上，所述S极小磁钢的一侧边面与所述S极大磁钢的侧边面连接，所述S极大磁钢的两侧边各设置有相同数量的一个或多个所述S极小磁钢并形成有S极磁组；所述N极磁组设置有多个，所述S极磁组设置有多个，所述N极磁组与所述S极磁组穿插设置并环绕所述转轴形成筒状结构的转子磁组。优选地，于所述N极大磁钢、所述N极小磁钢、所述S极大磁钢、所述S极小磁钢背向所述转轴的侧面上均设置有附加层，所述附加层的外侧面为平滑曲面，所述附加层的内侧面与所述N极大磁钢、所述N极小磁钢、所述S极大磁钢、所述S极小磁钢连接；所述转子磁组的外侧面设置有所述附加层并形成圆曲面结构。优选地，所述附加层设置于所述N极大磁钢、所述N极小磁钢、所述S极大磁钢、所述S极小磁钢上并形成一体式结构。通过上述结构设计，本技术具有如下改进优点：构成N极磁组以及S极磁组的永磁体结构形状简单，其加工难度低；构成N极磁组以及S极磁组的永磁体在组装时，其安装操作简单方便，且通过预先安装的N极磁组和S极磁组，提高永磁体安装精度，提高Halbach电机生产效率高、提高产品一致性，从而现实Halbach电机的批量化生产；N极磁组以及S极磁组的结构误差小，因此，在转轴上组装时所产生的周向累积误差也较小。在N极磁组或者是S极磁组中，其底面(用于与转轴连接的面)由三个有角度的平面构成，三个平面的的角度位置与转轴外表面一致。这样，由三个平面对N极磁组或者是S极磁组的组装进行结构限位，其可以消除累积误差，大幅度优化Halbach结构电机的气隙磁密波形正弦性，提高电机性能。在本技术中，由Halbach结构组成的N、S磁组与普通磁路结构相比，磁路从永磁体内部流过的距离更长，永磁体截面积更大、永磁体内部磁路更长，从而提升了电机的抗退磁能力。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。其中：图1为本技术一实施例中Halbach转子中垂直于转轴的截面结构示意图；图2为于1中沿A-A的剖视图；图3为本技术基于图1结构中各个磁钢内部磁力线分布的示意简图；图4为本技术一实施例中N极磁组的结构示意图；图5为本技术一实施例中S极磁组的结构示意图；图6为本技术一实施例中转子磁组组装工装的结构示意图；图7为图6中沿B-B的剖视图；附图标记说明：转轴1、N极大磁钢2、N极小磁钢3、S极大磁钢4、S极小磁钢5、底座6、加紧螺栓7、上盖8。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。各个示例通过本技术的解释的方式提供而非限制本技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可在本技术中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本技术包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。在本技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术而不是要求本技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。本技术中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。请参考图1至图7，其中，图1为本技术一实施例中Halbach转子中垂直于转轴的截面结构示意图；图2为于1中沿A-A的剖视图；图3为本技术基于图1结构中各个磁钢内部磁力线分布的示意简图；图4为本技术一实施例中N极磁组的结构示意图；图5为本技术一实施例中S极磁组的结构示意图；图6为本技术一实施例中转子磁组组装工装的结构示意图；图7为图6中沿B-B的剖视图。本技术所要解决的技术问题是提供一种新型Halbach转子结构及其加工方法，通过其结构设计，可以解决现有的Halbach转子无法批量化生产的问题。同时，本技术也可以在很大程度上解决Halbach转子结构因工艺问题所引起的性能差、一致性差等问题。本技术提供的Halbach转子主要由永磁体以及转轴构成，在本技术提供的Halbach转子制造方法中，还使用了永磁体成型工装以及转子成型工装。具体地，在本技术提供的一种Halbach电机的转子结构中，其包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Halbach电机的转子结构，包括有N极磁钢、S极磁钢以及转轴(1)，其特征在于，所述转轴为圆轴结构；所述N极磁钢包括有N极大磁钢(2)以及N极小磁钢(3)，所述N极大磁钢的径向切面为等腰梯形，所述N极大磁钢的顶面为第一贴合面，所述N极大磁钢通过所述第一贴合面粘贴到所述转轴上，所述N极小磁钢的径向切面为长方形，于所述N极小磁钢内、其磁力线与所述N极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角，所述N极小磁钢的一侧面为第二贴合面，所述N极小磁钢通过所述第二贴合面粘贴到所述转轴上，所述N极小磁钢的一侧边面与所述N极大磁钢的侧边面连接，所述N极大磁钢的两侧边各设置有相同数量的一个或多个所述N极小磁钢并形成有N极磁组；所述S极磁钢包括有S极大磁钢(4)以及S极小磁钢(5)，所述S极大磁钢的径向切面为等腰梯形，所述S极大磁钢的顶面为第三贴合面，所述S极大磁钢通过所述第三贴合面粘贴到所述转轴上，所述S极小磁钢的径向切面为长方形，于所述S极小磁钢内、其磁力线与所述S极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角，所述S极小磁钢的一侧面为第四贴合面，所述S极小磁钢通过所述第四贴合面粘贴到所述转轴上，所述S极小磁钢的一侧边面与所述S极大磁钢的侧边面连接，所述S极大磁钢的两侧边各设置有相同数量的一个或多个所述S极小磁钢并形成有S极磁组；所述N极磁组设置有多个，所述S极磁组设置有多个，所述N极磁组与所述S极磁组穿插设置并环绕所述转轴形成筒状结构的转子磁组。...

【技术特征摘要】
1.一种Halbach电机的转子结构，包括有N极磁钢、S极磁钢以及转轴(1)，其特征在于，所述转轴为圆轴结构；所述N极磁钢包括有N极大磁钢(2)以及N极小磁钢(3)，所述N极大磁钢的径向切面为等腰梯形，所述N极大磁钢的顶面为第一贴合面，所述N极大磁钢通过所述第一贴合面粘贴到所述转轴上，所述N极小磁钢的径向切面为长方形，于所述N极小磁钢内、其磁力线与所述N极小磁钢的径向切面对角线平行或具有锐角夹角，所述N极小磁钢的一侧面为第二贴合面，所述N极小磁钢通过所述第二贴合面粘贴到所述转轴上，所述N极小磁钢的一侧边面与所述N极大磁钢的侧边面连接，所述N极大磁钢的两侧边各设置有相同数量的一个或多个所述N极小磁钢并形成有N极磁组；所述S极磁钢包括有S极大磁钢(4)以及S极小磁钢(5)，所述S极大磁钢的径向切面为等腰梯形，所述S极大磁钢的顶面为第三贴合面，所述S极大磁钢通过所述第三贴合面粘贴到所述转轴上，所述S极小磁钢的径向切面为长方形，于所述S极小磁钢内、其磁力线与所述S极小磁钢的...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱荣超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十一研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31