[发明专利]一种调磁轴向磁通切换Halbach电机

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及一种Halbach电机，特别是一种新型调磁轴向磁通切换Halbach电机。

背景技术

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Klaus Halbach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。

发明内容

本发明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，本发明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。