[实用新型]基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高速永磁无刷直流电机，特别是涉及一种重量轻，铁耗少的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机。 

背景技术

常规磁体结构的高速盘式永磁无刷直流电机的气隙磁密波形的正弦性差，不稳定的磁阻力会对轴承系统提出额外的推力要求，此外其在空载状态下的铁心损耗也是不可忽略的。 

传统高速盘式永磁无刷直流电机采用非导磁合金钢转子护套，采用非导磁合金钢护套的优点是能够对高频磁场起到一定的屏蔽作用，并能减小永磁体和转子轭中的高频附加损耗，同时导热性能较好，有利于永磁体的散热；但其缺点也十分明显，因护套为导电体，会产生涡流损耗，转子铁耗也主要集中在金属护套中，另外采用金属也不利于其应用在对重量非常敏感的领域。 

综上所述，传统高速盘式永磁无刷直流电机在工作时存在：损耗较大、自身重量较重和效率较低等问题。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种效率高、重量轻、铁耗少以及性能稳定的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机，该电机包括：风轮、Halbach永磁体、三相线圈、碳纤维轮辐、碳纤维护套、轴承、中心轴、以及轴套，其中，所述风轮固定在所述轴套内壁上；所述Halbach永磁体粘结在所述碳纤维护套内壁上；所述三相线圈和碳纤维轮辐组成定子通过所述轴套固定在所述中心轴上；所述碳纤维护套通过所述轴承固定在所述中心轴上，在外动力的作用下，所述碳纤维护套带动所述Halbach永磁体绕所述中心轴高速转动。 

所述的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中，所述Halbach永磁体通过环氧树脂胶黏剂粘结在所述碳纤维护套内壁上。 

所述的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中，所述风轮采用铝合金材料制成，高速转动时通过空气流动起到冷却所述Halbach永磁体的作用。 

所述的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中，所述碳纤维护套、碳纤维轮辐采用碳纤维材料制成。 

所述的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中，所述Halbach永磁体采用Halbach结构排列。 

 [0011] 所述的基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中，所述Halbach永磁体为钕铁硼永磁材料。

本实用新型的优点是，本实用新型采用halbach磁体结构，并用碳纤维替代铁质材料，达到了提高效率、减轻重量的目的。另外，为克服碳纤维护套导热性差，不利于永磁体散热的问题，在电机中加入由铝合金制作的风轮，以便于高速转动时的风冷散热。此新型产品可广泛的应用于航海罗经、发动机、电动机、蓄电池、医疗器械、无人机等领域。 

附图说明

 图1为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机的整体结构示意图； 

图2为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中定子的结构示意图； 

图3 为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中Halbach磁体的结构示意图；

图4为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中风轮的结构示意图。

具体实施方式

为进一步揭示本实用新型的技术方案，兹结合附图详细说明本实用新型的实施方式。 

图1为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机的整体结构示意图，图2为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中定子的结构示意图，图3 为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中Halbach磁体的结构示意图，图4为本实用新型基于Halbach结构的高速永磁无刷直流电机中风轮的结构示意图，该电机包括：风轮1、Halbach永磁体3、三相线圈4、碳纤维轮辐5、碳纤维护套6、轴承7、中心轴8、以及轴套9，其中，所述风轮1通过环氧树脂胶黏剂2固定在所述轴套9内壁上；所述Halbach永磁体3粘结在所述碳纤维护套6内壁上；所述三相线圈4和碳纤维轮辐5组成定子通过所述轴套9固定在所述中心轴8上；所述碳纤维护套6通过所述轴承7固定在所述中心轴8上，在外动力的作用下，所述碳纤维护套6带动所述Halbach永磁体3绕所述中心轴8高速转动；另外，所述风轮1可以采用铝合金材料制成；所述Halbach永磁体3可以为钕铁硼永磁材料。