一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机制造技术

本发明专利技术公开了一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机，包括同轴安装的第一转子、定子、第二转子、第一调磁环、第二调磁环。转子括转子轭以及在转子轭侧面沿圆周设置的若干永磁体单元，每个永磁体单元均由两块L型永磁体相对嵌合形成双层Halbach结构，其中一块L型永磁体径向充磁，另一块L型永磁体切向充磁。调磁环均包括沿圆周排列的若干Y型调磁齿以及分别由X型固定支架首尾相连形成的内圈固定环和外圈固定环，内圈固定环和外圈固定环用于固定所述Y型调磁齿。

L-type double-layer Halbach flux switching permanent magnet motor

【技术实现步骤摘要】
一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机
本专利技术涉及一种L型双层Halbach复合阵列的轴向磁通切换永磁电机，是对传统的轴向磁场永磁电机的改进，属于永磁电机

技术介绍
能源和环保已成为21世纪经济可持续发展两大瓶颈，大力发展新能源电动车是实现我国能源安全、环境保护及汽车工业可持续发展的重要方向。驱动电机是新能源汽车的核心部件之一，而轴向永磁电机因其具有高转矩/功率密度、优良散热性能和结构紧凑的优点受到广泛关注，且在空间限制要求高的电动汽车场合中，轴向电机具有很大的优势。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。近年来型永磁体阵列在高性能电机领域中的应用研究越来越受到重视，这主要是由于其具有利于提高电机运行性能。Halbach型永磁体阵列不仅可以提高电机的效率，降低空载损耗，而且可以降低电机的电磁力矩脉动，降低对电机轴承的要求，适合作为电动汽车的驱动电机。中国专利技术专利2019100163637，一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机，采用同轴设置的单定子双转子结构，定转子之间还分别设有调磁环。其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。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。该电机的缺点为转子Halbach永磁阵列采用传统的单层设置于充磁方式，组合方式比较单一。且调磁齿的齿结构比较简单，可以起到调磁作用，但是不能很好的抑制齿槽转矩。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机，提高了聚磁性能，使其磁链和反电动势正弦度更高，幅值更大，同时减小了齿槽转矩和转矩脉动。技术方案：一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机，包括同轴安装的第一转子、定子、第二转子、第一调磁环、第二调磁环，所述定子位于第一转子和第二转子之间，所述第一调磁环位于第一转子和定子之间，所述第二调磁环位于所述定子与第二转子之间；所述第一转子和第二转子结构相同，均包括转子轭以及在转子轭侧面沿圆周设置的若干永磁体单元，每个永磁体单元均由两块L型永磁体相对嵌合形成双层Halbach结构，其中一块L型永磁体径向充磁，另一块L型永磁体切向充磁；所述第一调磁环和第二调磁环结构相同，均包括沿圆周排列的若干Y型调磁齿以及分别由X型固定支架首尾相连形成的内圈固定环和外圈固定环，所述内圈固定环和外圈固定环用于固定所述Y型调磁齿。进一步的，所述第一调磁环和第二调磁环中，所述Y型调磁齿间隔设置，各Y型调磁齿开口朝向转子，且Y型调磁齿的中心轴线与电机转轴垂直。进一步的，所述定子为双层结构，每层包括由H型定子铁心与不导磁隔离环以及定子永磁体依次交替设置构成的定子圆盘，所述定子永磁体沿圆周方向交替充磁，各定子永磁体与两侧的H型定子铁心形成三明治单元，所述三明治单元上跨绕有电枢绕组，所述双层结构之间还设有围绕所述H型定子铁心的励磁绕组；其中，所述H型定子铁心的每个齿上均开有辅助槽。进一步的，所述定子永磁体为矫顽力不同的两块永磁体串联。进一步的，所述第一转子和第二转子错开有一定角度安装。进一步的，所述第一调磁环和第二调磁环错开有一定角度安装。进一步的，所述Y型调磁齿的三个齿的横截面为梯形、矩形或扇形。进一步的，所述Y型调磁齿的三个齿的夹角为不同角度。有益效果：(1)调磁环结构简单，内外层“X”型固定支架使其结构轻盈和更加牢固，其上既无永磁体又无绕组，转动惯量小，提高了电机的动态性能；调磁齿通过定子与转子磁场耦合实现最终同步运行，发生过载时，调磁环与转子之间可随时切断传动关系，降低了损坏电机的风险。从图14的磁链波形可以明显看出，与现有技术相比，本结构可以相同尺寸匝数可以获取更大的磁链幅值。(2)转子采用L型双层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，降低齿槽转矩和转矩脉动。附图说明图1为L型双层Halbach磁通切换永磁电机的整体结构示意图；图2为定子结构图爆炸图；图3为H型定子铁心结构示意图；图4为Y型调磁齿结构示意图；图5为X型固定支架结构示意图；图6为L型永磁体结构示意图；图7为转子Halbach永磁阵列结构示意图；图8为电枢绕组和励磁绕组结构示意图；图9为相绕组链接结构示意图；图10为励磁绕组链接结构示意图；图11为L型双层Halbach磁通切换永磁电机混合励磁磁路示意图；图12为L型双层Halbach磁通切换永磁电机转子充磁方向示意图；图13为永磁体单独作用下的磁场分布图；图14为对比专利技术专利2019100163637中电机与本专利技术电机的磁链波形。图中有：第一转子1、第一调磁环2、定子3、第二调磁环4、第二转子5、转子轭6、L型永磁体7、电枢绕组8、励磁绕组9、H型定子铁心10、定子齿11、不导磁隔离环12、不导磁隔离环13、定子永磁体14、定子永磁体15、Y型调磁齿16、X型固定支架、A1、A2、A3、A4为电枢绕组线圈、L1～L12为励磁线圈。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1-图7所示，一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机，包括同轴安装的第一转子1、定子3、第二转子5、第一调磁环2、第二调磁环4，定子3位于第一转子1和第二转子5之间，第一调磁环2位于第一转子1和定子3之间，第二调磁环4位于所述定子3与第二转子5之间。第一转子1和第二转子5结构相同，均为凸极结构，均包括转子轭6以及在转子轭6侧面沿圆周设置的若干永磁体7单元，每个永磁体单元均由两块L型永磁体相对嵌合形成双层Halbach结构，转子轭选择导磁材料。第一转子1和第二转子5对称安装或错开有一定角度安装。第一调磁环2和第二调磁环4结构相同，均包括沿圆周排列的若干Y型调磁齿16以及分别由X型固定支架17首尾相连形成的内圈固定环和外圈固定环，内圈固定环和外圈固定环用于固定Y型调磁齿16。第一调磁环2和第二调磁环4中，Y型调磁齿16间隔设置，各Y型调磁齿16开口朝向转子，且Y型调磁齿16的中心轴线与电机转轴垂直。Y型调磁齿的三个齿可以设计成对称与不对称结构，齿与齿之间的角度也可以设计为不同角度，Y型调磁齿的三个齿的横截面为梯形、矩形或扇形。第一调磁环2和第二调磁环4对称安装或错开有一定角度安装。定子3为双层结构，每层包括由H型定子铁心10与不导磁隔离环12、13以及定子永磁体14、15依次交替设置构成的定子圆盘，定子永磁体14、15沿圆周方向交替充磁，各定子永磁体14、15与两侧的H型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机，其特征在于：包括同轴安装的第一转子(1)、定子(3)、第二转子(5)、第一调磁环(2)、第二调磁环(4)，所述定子(3)位于第一转子(1)和第二转子(5)之间，所述第一调磁环(2)位于第一转子(1)和定子(3)之间，所述第二调磁环(4)位于所述定子(3)与第二转子(5)之间；所述第一转子(1)和第二转子(5)结构相同，均包括转子轭(6)以及在转子轭(6)侧面沿圆周设置的若干永磁体(7)单元，每个永磁体单元均由两块L型永磁体相对嵌合形成双层Halbach结构，其中一块L型永磁体径向充磁，另一块L型永磁体切向充磁；所述第一调磁环(2)和第二调磁环(4)结构相同，均包括沿圆周排列的若干Y型调磁齿(16)以及分别由X型固定支架(17)首尾相连形成的内圈固定环和外圈固定环，所述内圈固定环和外圈固定环用于固定所述Y型调磁齿(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种L型双层Halbach磁通切换永磁电机，其特征在于：包括同轴安装的第一转子(1)、定子(3)、第二转子(5)、第一调磁环(2)、第二调磁环(4)，所述定子(3)位于第一转子(1)和第二转子(5)之间，所述第一调磁环(2)位于第一转子(1)和定子(3)之间，所述第二调磁环(4)位于所述定子(3)与第二转子(5)之间；所述第一转子(1)和第二转子(5)结构相同，均包括转子轭(6)以及在转子轭(6)侧面沿圆周设置的若干永磁体(7)单元，每个永磁体单元均由两块L型永磁体相对嵌合形成双层Halbach结构，其中一块L型永磁体径向充磁，另一块L型永磁体切向充磁；所述第一调磁环(2)和第二调磁环(4)结构相同，均包括沿圆周排列的若干Y型调磁齿(16)以及分别由X型固定支架(17)首尾相连形成的内圈固定环和外圈固定环，所述内圈固定环和外圈固定环用于固定所述Y型调磁齿(16)。


2.根据权利要求1所述的L型双层Halbach磁通切换永磁电机，其特征在于：所述第一调磁环(2)和第二调磁环(4)中，所述Y型调磁齿(16)间隔设置，各Y型调磁齿(16)开口朝向转子，且Y型调磁齿(16)的中心轴线与电机转轴垂直。


3.根据权利要求1或2所述的L型双层Halbach磁通切换永磁电机，其特征在于：所述定子(3)为双层结构，每...

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