一种直线型Halbach阵列的充磁方法及装置与流程

技术特征：
1.一种直线型halbach阵列的充磁方法，其特征在于，包括如下步骤：将不同待磁化方向的多个永磁体按照预设规律排列成直线阵列；所述预设规律为：相邻永磁体的待磁化方向按预设时针方向以预设角度的间隔旋转；所述不同待磁化方向包括竖直方向，所述多个永磁体分为主磁体和辅助磁体，所述主磁体的待磁化方向沿竖直方向，所述辅助磁体的待磁化方向为非竖直方向；将主线圈置于所述直线阵列的正上方或正下方，并沿着所述直线阵列的直线方向平移，以对多个永磁体分步充磁，每一步充磁将一个主磁体完全磁化，且磁化与所述主磁体相邻辅助磁体的部分区域；当所述主线圈在当前充磁步骤中会对已充磁永磁体造成退磁影响时，在所述已充磁永磁体附近区域加入辅助线圈，改变已充磁永磁体附近区域的磁场分布，以减小所述退磁影响，保证已充磁永磁体预设区域的磁化饱和程度均保持在预设比例以上；对所有永磁体充磁完毕后，得到直线型halbach阵列。2.根据权利要求1所述的直线型halbach阵列的充磁方法，其特征在于，还包括如下步骤：确定待充磁永磁体的充磁标准和退磁标准，具体包括：确定对永磁体进行取向充磁时，所述永磁体达到饱和充磁时所需要的最小外加充磁磁场的磁通密度值；当外加磁场的方向与永磁体待磁化方向的夹角小于预设夹角时，认为所述外加磁场的方向与待磁化方向相同，即为取向充磁；当外加磁场与永磁体待磁化方向存在夹角时，确定不同夹角下永磁体达到饱和充磁所需要的最小外加充磁磁场的磁通密度值；当饱和充磁的永磁体分别置于与永磁体磁化方向呈不同夹角的外加退磁磁场时，确定永磁体在不同夹角下达到退磁标准的最小外加退磁磁场的磁通密度值；所述退磁标准为：永磁体内没有预设区域的磁化饱和程度保持在预设比例以上，则认为饱和充磁的永磁体发生了退磁。3.根据权利要求1或2所述的直线型halbach阵列的充磁方法，其特征在于，主线圈沿着所述直线阵列的直线方向平移，以对多个永磁体分步充磁，每一步充磁将一个主磁体完全磁化，且磁化与所述主磁体相邻辅助磁体的部分区域，具体包括：每一步充磁时，将主线圈置于一个主磁体的正上方，控制所述主线圈所产生磁场的中心磁场方向与其正下方主磁体的待充磁方向相同，且通过控制主线圈距离主磁体的距离和主线圈的参数使得主线圈所产生磁场的中心磁场对其正下方的主磁体进行取向充磁；通过仿真确定主线圈置于主磁体正上方或正下方时，主线圈所产生的磁场分布，包括：主磁体区域内的磁通密度大小及方向、辅助磁体区域内的磁通密度大小及磁场与辅助磁体待磁化方向的夹角；根据主线圈所产生的充磁磁场与辅助磁体待磁化方向的夹角，以及预先确定的永磁体充磁标准中外加磁场取向充磁和不同夹角充磁下永磁体达到饱和充磁所需的最小外加充磁磁场磁通密度值，确定每一步充磁将一个主磁体完全磁化，且磁化与所述主磁体相邻辅助磁体的部分区域所需的主线圈所产生磁场的磁通密度大小及分布。4.根据权利要求3所述的直线型halbach阵列的充磁方法，其特征在于，所述当所述主线圈磁场在当前充磁步骤中会对已充磁永磁体造成退磁影响，具体为：
通过仿真确定主磁体线圈置于当前步骤所要充磁的主磁体正上方或正下方时，主线圈所产生磁场与已充磁永磁体磁化方向的夹角；确定当前步骤主线圈所产生磁场在已充磁永磁体区域的磁通密度；基于主线圈所产生的磁场与已充磁永磁体磁化方向的夹角、预先确定的永磁体退磁标准中永磁体在不同夹角下达到退磁标准的最小外加退磁磁场的磁通密度值确定主线圈所产生磁场在当前充磁步骤中是否会对已充磁永磁体造成退磁影响。5.根据权利要求1或2所述的直线型halbach阵列的充磁方法，其特征在于，在所述已充磁永磁体附近区域加入辅助线圈，通过辅助线圈产生磁场改变已充磁永磁体附近区域的磁场分布，以减小所述退磁影响，具体为：在所述已充磁永磁体附近区域加入辅助线圈，仿真确定辅助线圈和主线圈所产生的整体磁场分布，结合永磁体的充磁标准和退磁标准，设计合适的辅助线圈和主线圈使得充磁时已充磁永磁体预设区域的磁化饱和程度均保持在预设比例以上。6.一种直线型halbach阵列的充磁装置，其特征在于，包括：主线圈和辅助线圈；所述主线圈，用于置于直线阵列的正上方或正下方，并沿着所述直线阵列的直线方向平移，以对多个永磁体分步充磁，每一步充磁将一个主磁体完全磁化，且磁化与主磁体相邻辅助磁体的部分区域；所述直线阵列由不同待磁化方向的多个永磁体按照预设规律排列组成；所述预设规律为：相邻永磁体的待磁化方向按预设时针方向以预设角度的间隔旋转；所述不同待磁化方向包括竖直方向，所述多个永磁体分为主磁体和辅助磁体，所述主磁体的待磁化方向沿竖直方向，所述辅助磁体的待磁化方向为非竖直方向；所述辅助线圈，用于当所述主线圈在当前充磁步骤中会对已充磁永磁体造成退磁影响时，在所述已充磁永磁体附近区域放置所述辅助线圈，改变已充磁永磁体附近区域的磁场分布，以减小所述退磁影响，保证已充磁永磁体预设区域的磁化饱和程度均保持在预设比例以上；对所有永磁体充磁完毕后，得到直线型halbach阵列。7.根据权利要求6所述的直线型halbach阵列的充磁装置，其特征在于，还包括：线圈辅助定位结构、线圈加固结构以及阵列定位结构；所述线圈辅助定位结构，用于根据当前充磁步骤所需要的主线圈和辅助线圈的位置，对主线圈和辅助线圈进行辅助定位；所述线圈加固结构，用于对主线圈和辅助线圈加固；所述阵列定位结构，用于将所述多个永磁体组成的直线阵列依次从头至尾定位。8.根据权利要求6所述的直线型halbach阵列的充磁装置，其特征在于，每一步充磁时，所述主线圈置于一个主磁体的正上方，控制所述主线圈所产生磁场的中心磁场方向与其正下方主磁体的待充磁方向相同，且通过控制主线圈距离主磁体的距离和主线圈的参数使得主线圈所产生磁场的中心磁场对其正下方的主磁体进行取向充磁；所述主线圈置于主磁体正上方或正下方时，通过仿真确定主线圈所产生的磁场分布，包括：主磁体区域内的磁通密度大小及方向、辅助磁体区域内的磁通密度大小及磁场与辅助磁体待磁化方向的夹角；根据主线圈所产生的充磁磁场与辅助磁体待磁化方向的夹角，以及预先确定的永磁体充磁标准中外加磁场取向充磁和不同夹角充磁下永磁体达到饱和充磁所需的最小外加充磁磁场的磁通密度值，确定每一步充磁将一个主磁体完全磁化，且磁化与所述主磁体相邻辅助磁体的部分区域所需的主线圈所产生磁场的磁通密度大小及
分布。9.根据权利要求8所述的直线型halbach阵列的充磁装置，其特征在于，当所述主线圈磁场在当前充磁步骤中会对已充磁永磁体造成退磁影响时，在所述已充磁永磁体附近区域加入辅助线圈，仿真确定辅助线圈和主线圈所产生的整体磁场分布，结合永磁体的充磁标准和退磁标准，设计合适的辅助线圈和主线圈使得充磁时已充磁永磁体预设区域的磁化饱和程度均保持在预设比例以上。10.根据权利要求8或9所述的直线型halbach阵列的充磁装置，其特征在于，待充磁永磁体的充磁标准和退磁标准，具体包括：确定对永磁体进行取向充磁时，所述永磁体达到饱和充磁时所需要的最小外加充磁磁场的磁通密度值；当外加磁场的方向与永磁体待磁化方向的夹角小于预设夹角时，认为所述外加磁场的方向与待磁化方向相同，即为取向充磁；当外加磁场与永磁体待磁化方向存在夹角时，确定不同夹角下永磁体达到饱和充磁所需要的最小外加充磁磁场的磁通密度值；当饱和充磁的永磁体分别置于与永磁体磁化方向呈不同夹角的外加退磁磁场时，确定永磁体在不同夹角下达到退磁标准的最小外加退磁磁场的大小；所述退磁标准为：永磁体内没有预设区域的磁化饱和程度保持在预设比例以上，则认为饱和充磁的永磁体发生了退磁。

技术总结
本发明提供一种直线型Halbach阵列的充磁方法及装置，该方法包括：将不同待磁化方向的多个永磁体按照预设规律排列成直线阵列；将主线圈置于直线阵列的正上方或正下方，并沿着直线阵列的直线方向平移，以对多个永磁体分步充磁，每一步充磁将一个主磁体完全磁化，且磁化与主磁体相邻辅助磁体的部分区域；当主线圈会对已充磁永磁体造成退磁影响时，在已充磁永磁体附近区域加入辅助线圈，改变已充磁永磁体附近区域的磁场分布，以减小退磁影响；对所有永磁体充磁完毕后，得到直线型Halbach阵列。本发明可以克服Halbach永磁电机预充磁装配困难的问题，本发明还能避免在Halbach阵列进行常规整体充磁时充磁磁场会使已充磁区域发生退磁的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：吕以亮 吕雷熠 李亮
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：2021.09.02
技术公布日：2022/1/7