CN109274241A - 一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，包括定子和设于定子两侧的转子，定子包括电枢绕组和固定电枢绕组的环氧树脂，转子包括铁芯和halbach阵列永磁体；halbach阵列永磁体包括宽度不相等的切向充磁永磁体和轴向充磁永磁体。本发明通过将切向充磁永磁体和轴向充磁永磁体的宽度设计为不相等，一方面提高了电机转矩密度，也即使得电机结构更紧凑，另一方面降低了转矩脉动，此外还降低了漏磁。

Description

一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机
技术领域
本发明涉及电机领域，特别是涉及一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机。
背景技术
近年来，随着数控机床、工业机器人、机械手、电动助力车、计算机及其外围设备等高科技产品的兴起及特殊应用如雷达、卫星天线等跟踪系统的需要，对伺服驱动电机提出了更高的性能指标和薄型安装结构的要求。同时随着人们生活水平的不断提高，尤其是对家用电器小型化、薄型化、低噪声的呼声愈来愈高，对电机的结构和体积也都提出了新的要求。
为了满足工业和人们生活等需要，具有高性能指标的盘式永磁电机应运而生。它结合了永磁电机和盘式电机的优点,该类电机具有永磁电机的结构简单、运行可靠，体积小、质量轻，损耗小、效率高等优点也同时具有盘式电机的轴向尺寸短，硅钢片利用率高，转动惯量小，功率密度高等优势。因此,盘式永磁电机以其本身的诸多优势在国内外迅速地得到了广泛地应用。
但是传统的盘式永磁电机的磁路为轴向磁路结构，磁路比较简单，存在着漏磁大，结构不紧凑等缺陷。总之，现有的盘式永磁电机或永磁体及电机空间利用率偏低，或制造工艺复杂、材料成本较高，或电机电枢绕组有效长度比例不高，在功率密度和加工制造上还有提高的空间。
此外，现有技术中还有一种等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，但是切向充磁永磁体和轴向充磁永磁体宽度相等，电机转矩密度比较小，转矩脉动比较大。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，漏磁小，结构紧凑。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，包括定子和设于定子两侧的转子，定子包括电枢绕组和固定电枢绕组的环氧树脂，转子包括铁芯和halbach阵列永磁体；halbach阵列永磁体包括宽度不相等的切向充磁永磁体和轴向充磁永磁体。
进一步，所述切向充磁永磁体与轴向充磁永磁体的宽度比例为通过合理设置切向充磁永磁体与轴向充磁永磁体的宽度比例，相比传统的等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，能够提高电机转矩密度，降低转矩脉动。
进一步，所述切向充磁永磁体与轴向充磁永磁体的宽度比例为这种情况对于电机性能的改善效果最好，也即相对于传统等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，能够将电机转矩密度提高12％，转矩脉动降低86％。
进一步，所述切向充磁永磁体与轴向充磁永磁体的厚度比例为
进一步，所述halbach阵列永磁体采用钕铁硼制成，定子不包含铁芯，电枢绕组为集中式双层绕组。
进一步，所述定子两侧的转子镜像对称设置。
有益效果：本发明公开了一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，通过将切向充磁永磁体和轴向充磁永磁体的宽度设计为不相等，一方面提高了电机转矩密度，也即使得电机结构更紧凑，另一方面降低了转矩脉动，此外还降低了漏磁。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机的结构图；
图2为本发明具体实施方式中不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机永磁体的充磁方向示意图；
图3为本发明具体实施方式中不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机的磁路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。
本具体实施方式公开了一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，如图1所示，包括定子和设于定子两侧的转子，定子包括电枢绕组3和固定电枢绕组3的环氧树脂2，转子包括铁芯1和halbach阵列永磁体；halbach阵列永磁体包括宽度不相等的切向充磁永磁体4和轴向充磁永磁体5。
切向充磁永磁体4的极弧系数为相应的轴向充磁永磁体5的极弧系数为也即切向充磁永磁体4与轴向充磁永磁体5的宽度比例为当切向充磁永磁体4与轴向充磁永磁体5的宽度比例为时，对电机性能的改善效果最好。在这种比例情况下，相对于传统等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，该类型电机转矩密度提高12％，转矩脉动降低86％。
切向充磁永磁体4与轴向充磁永磁体5的厚度比例为
halbach阵列永磁体采用钕铁硼制成，定子不包含铁芯，电枢绕组3为集中式双层绕组。
图2是不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机永磁体的充磁方向示意图。电机的磁路结构如图3所示，磁路为轴向充磁永磁体5→转子铁芯1→切向充磁永磁体4→转子铁芯1→轴向充磁永磁体5→气隙→电枢绕组3→气隙→轴向充磁永磁体4→转子铁芯1→切向充磁永磁体3→转子铁芯1→轴向充磁永磁体4构成的闭合回路。

Claims (6)

1.一种不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，其特征在于：包括定子和设于定子两侧的转子，定子包括电枢绕组(3)和固定电枢绕组(3)的环氧树脂(2)，转子包括铁芯(1)和halbach阵列永磁体；halbach阵列永磁体包括宽度不相等的切向充磁永磁体(4)和轴向充磁永磁体(5)。
2.根据权利要求1所述的不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，其特征在于：所述切向充磁永磁体(4)与轴向充磁永磁体(5)的宽度比例为
3.根据权利要求2所述的不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，其特征在于：所述切向充磁永磁体(4)与轴向充磁永磁体(5)的宽度比例为
4.根据权利要求1所述的不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，其特征在于：所述切向充磁永磁体(4)与轴向充磁永磁体(5)的厚度比例为5
5.根据权利要求1所述的不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，其特征在于：所述halbach阵列永磁体采用钕铁硼制成，定子不包含铁芯，电枢绕组(3)为集中式双层绕组。
6.根据权利要求1所述的不等宽halbach阵列轴向定子无铁芯电机，其特征在于：所述定子两侧的转子镜像对称设置。
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