[实用新型]一种Halbach阵列方形电机

说明书

本实用新型公开了一种Halbach阵列方形电机，包括定子和位于所述定子内部的转子，所述定子包括径向截面外廓为方形的外壳，所述外壳的外壁四角处均由圆弧面过渡，沿所述外壳的内壁布设有Halbach阵列组成的永磁体，所述永磁体包括位于外壳内壁四角处的角磁体，每个角磁体的两端均紧贴有一个边磁体；所述角磁体内部的磁场方向沿转子的径向方向，所述边磁体内部的磁场方向沿转子的切向方向；任意两个相邻角磁体的磁极反向设置，任意一个边磁体的磁极方向与其所紧贴的角磁体的磁极方向，两者方向的夹角成钝角。本实用新型具有能有效减少磁场谐波含量、提高输出转矩，增大电机功率密度的优点。

技术领域

本实用新型涉及一种方形电机，特别是一种Halbach阵列方形电机。

背景技术

传统的永磁电机从转轴方向观察其内部结构是具有圆柱形的外壳，外壳内设有转子以及固定在外壳内表面的永磁体，这种结构的电机容易产生漏磁，在运输和安装过程中也容易滚动，在某些场合逐渐被方形电机取代；电机作为诸多机械设备最重要的零部件之一,它对设备是否能够平稳、精准、可靠地运行关系密切。20世纪80年代Klaus Halbach教授最先提出了Halbach型永磁体阵列概念，发现该结构单侧聚磁的特性，Halbach永磁电机包含体积小、调速范围宽、起动转矩大等优点，这也是目前方形电机普遍欠缺的。因此，Halbach型永磁体阵列方形电机的研发是目前颇具价值和意义的一大研发方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种Halbach阵列方形电机。它具有能有效减少磁场谐波含量、提高输出转矩，增大电机功率密度的优点。

本实用新型的技术方案：一种Halbach阵列方形电机，包括定子和位于所述定子内部的转子，所述定子包括径向截面外廓为方形的外壳，所述外壳的外壁四角处均由圆弧面过渡，沿所述外壳的内壁布设有Halbach阵列组成的永磁体，所述永磁体包括位于外壳内壁四角处的角磁体，每个角磁体的两端均紧贴有一个边磁体；所述角磁体内部的磁场方向沿转子的径向方向，所述边磁体内部的磁场方向沿转子的切向方向；任意两个相邻角磁体的磁极反向设置，任意一个边磁体的磁极方向与其所紧贴的角磁体的磁极方向，两者方向的夹角成钝角。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：通过在方形电机的外壳内壁上布设Halbach阵列组成的永磁体来减小气隙磁场谐波含量。具体地，永磁体包括位于四角处的角磁体，每个角磁体的两端均紧贴有一个边磁体，合理利用了定子内部空间，通过对角磁体、边磁体磁极的排列从而组成Halbach阵列。具体地，永磁体中各个磁体的磁场方向规律为：任意两个相邻角磁体的磁极反向设置，任意一个边磁体的磁极方向与其所紧贴的角磁体的磁极方向，两者方向的夹角成钝角设置，从而使每个角磁体与其紧贴的两个边磁体三者构成一个磁体单元，在这种排列方式下，永磁体在用相同磁体量的情况下能够产生最强的磁场，从而提高电机输出转矩、增大电机功率密度。

前述的一种Halbach阵列方形电机中，所述外壳的内壁四角处均由圆弧面过渡，所述永磁体上与转子所对的面均为圆弧面，所述外壳装配永磁体后内部形成一个圆柱形的转子容置空间。

作为另一种选择，所述外壳的内壁四角处均由圆弧面过渡，所述永磁体上与转子所对的面均为平面，所述外壳装配永磁体后内部形成一个八棱柱形的转子容置空间。

作为另一种选择，所述外壳的内壁四角处均由平面过渡，所述永磁体上与转子所对的面均为平面，所述外壳装配永磁体后内部形成一个八棱柱形的转子容置空间。

前述的一种Halbach阵列方形电机中，所述角磁体与外壳内壁四角处的圆弧面相贴合，所述边磁体与外壳内壁的平面相贴合。

作为另一种选择，所述角磁体与外壳内壁四角处的平面相贴合，所述边磁体与外壳内壁的平面相贴合。

前述的一种Halbach阵列方形电机中，所述外壳内、外壁四角处的圆弧面在转子的径向截面中呈一段圆心角大小为90°的圆弧。

附图说明