一种Halbach阵列方形电机的制作方法

一种halbach阵列方形电机
技术领域
1.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：

2.halbach型永磁体阵列方形电机的研发是目前电机领域颇具价值和意义的一大研发方向。海尔贝克阵列(halbach array)是一种磁体结构，是工程上的近似理想结构，目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。如专利号cn 213937559 u公开的一种halbach阵列方形电机，通过在电机内壁的四角处各设置一个角磁体，每个角磁体两端分别再紧贴设置一个边磁体从而形成halbach型永磁体阵列，从而实现以最少量的磁体产生最强的磁场这一目的。但在实际应用中，如专利号cn 213937559 u公开的一种halbach阵列方形电机，由于采用的边磁体数目较多且体积较小，使得边磁体的制造、安装难度均较大，生产效率不高。另外，边磁体的安装容易出现安装精度上的误差，从而降低方形电机生产的合格率，总经济效益不理想。因此，亟需研发一种新的halbach阵列方形电机，以解决目前halbach阵列方形电机所在存在的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于，提供一种halbach阵列方形电机。本实用新型的结构能兼顾halbach阵列方形电机的电机性能与制造成本，使halbach阵列方形电机的生产效率和生产合格率得到提升。
4.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，任意相邻的两个角磁体之间设有一个紧贴外壳内侧壁的边磁体，所述边磁体沿长度方向上的两个端面与紧邻的角磁体端面之间分别设有一道缝隙。
5.与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：相比于现有的在角磁体两端分别紧贴一个边磁体(也即相邻两个角磁体之间会有两个较小的边磁体)的结构，本实用新型在相邻两个角磁体之间设置一整块边磁体，从而减小了边磁体制造、安装的难度，有助于提高电机的生产效率和生产合格率；另外，本实用新型的边磁体不再与角磁体紧贴，而是与角磁体之间留有一道间隙，该道间隙首先能节省部分永磁体用量，更为重要的是，间隙的设置使得角磁体安装后，边磁体仍然会有较大的安装空间，便于胶水的挤渗，也不会出现因较小的精度误差而无法安装上边磁体这一状况。最终本实用新型结构的halbach阵列方形电机能在保证较高电机性能(也即电机具有磁场谐波含量少、较高的输出转矩、较大的功率密度等优点)的前提下，同时还能有效降低制造成本，为企业提高经济效益。
6.前述的一种halbach阵列方形电机中，所述边磁体沿长度方向上的两个端面与紧邻的角磁体端面之间分别设有一道宽度均匀的缝隙。
7.前述的一种halbach阵列方形电机中，缝隙的其中一种形状包括连续拼接的第一
直线段、第一圆弧段和第二直线段，所述第一直线段与外壳内侧壁相接且与外壳内侧壁成45
°
夹角，所述第二直线段的延长线垂直于外壳内侧壁；所述第一圆弧段的圆心位于角磁体所在侧，使所述边磁体沿长度方向上的两个端面均呈内凹状。
8.缝隙的另一种形状包括连续拼接的第二圆弧段、第三圆弧段和第三直线段，所述第二圆弧段与外壳内侧壁相接，所述第三直线段的延长线垂直于外壳内侧壁；所述第二圆弧段的圆心位于边磁体所在侧，第三圆弧段的圆心位于角磁体所在侧，使所述缝隙在第二圆弧段和第三圆弧段的拼接处形成拐点。
9.前述的一种halbach阵列方形电机中，任意相邻的两个角磁体的磁极方向相垂直，且在这两个角磁体中，其中一个角磁体的磁极方向朝向电机的中心，另一个角磁体的磁极方向远离电机的中心；任一边磁体的磁极方向与其所紧邻的任一角磁体的磁极方向两个方向的夹角成钝角。
10.前述的一种halbach阵列方形电机中，任一边磁体的磁极方向与其所紧邻的任一角磁体的磁极方向两个方向所成的夹角为135
°
。
11.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。
12.前述的一种halbach阵列方形电机中，所述转子的每个转子槽内均容纳有两组电枢绕组。
附图说明
13.图1是实施例1中的方形电机剖面结构示意图；
14.图2是图1在a处的局部放大图；
15.图3是实施例2中的方形电机剖面结构示意图；
16.图4是图3在b处的局部放大图。
17.附图标记：1-定子，2-转子，11-外壳，12-永磁体，100-第一直线段，121-角磁体，122-边磁体，123-缝隙，200-第一圆弧段，201-电枢绕组，300-第二直线段，400-第二圆弧段，500-第三圆弧段，600-第三直线段。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
19.实施例1：一种halbach阵列方形电机，结构如图1和图2所示，包括定子1和位于定子1内部的转子2，定子1包括径向截面外廓为方形的外壳11，外壳11的外壁四角处均由圆弧面过渡，沿外壳11的内壁布设有halbach阵列组成的永磁体12，永磁体12包括位于外壳11内壁四角处的角磁体121，任意相邻的两个角磁体121之间设有一个紧贴外壳11内侧壁的边磁体122，边磁体122沿长度方向上的两个端面与紧邻的角磁体121端面之间分别设有一道宽度均匀的缝隙123。
20.作为优选，缝隙123包括连续拼接的第一直线段100、第一圆弧段200和第二直线段300，第一直线段100与外壳11内侧壁相接且与外壳11内侧壁成45
°
夹角，第二直线段300的
延长线垂直于外壳11内侧壁；第一圆弧段200的圆心位于角磁体121所在侧，使边磁体122沿长度方向上的两个端面均呈内凹状，有助于提高磁感线的密集度，减小气隙磁场的谐波含量，增大电机的功率密度。
21.作为优选，任意相邻的两个角磁体121的磁极方向相垂直，且在这两个角磁体121中，其中一个角磁体121的磁极方向朝向电机的中心，另一个角磁体121的磁极方向远离电机的中心；任一边磁体122的磁极方向与其所紧邻的任一角磁体121的磁极方向两个方向的夹角成钝角，形成halbach型永磁体阵列。
22.作为优选，任一边磁体122的磁极方向与其所紧邻的任一角磁体121的磁极方向两个方向所成的夹角为135
°
。
23.作为优选，外壳11的内壁四角处均由圆弧面过渡，永磁体12上与转子2所对的面均为圆弧面，外壳11装配永磁体12后内部形成一个圆柱形的转子容置空间，便于内部角磁体121和边磁体122的装配。
24.作为优选，转子2的每个转子槽内均容纳有两组电枢绕组201，电枢绕组201的线径为0.96mm，每槽导体数为128，槽满率为80％，额定电流为3.8a，电密为6a/mm2。
25.实施例2：一种halbach阵列方形电机，结构如图3和图4所示，包括定子1和位于定子1内部的转子2，定子1包括径向截面外廓为方形的外壳11，外壳11的外壁四角处均由圆弧面过渡，沿外壳11的内壁布设有halbach阵列组成的永磁体12，永磁体12包括位于外壳11内壁四角处的角磁体121，任意相邻的两个角磁体121之间设有一个紧贴外壳11内侧壁的边磁体122，边磁体122沿长度方向上的两个端面与紧邻的角磁体121端面之间分别设有一道宽度均匀的缝隙123。
26.作为优选，缝隙123包括连续拼接的第二圆弧段400、第三圆弧段500和第三直线段600，第二圆弧段400与外壳11内侧壁相接，第三直线段600的延长线垂直于外壳11内侧壁，简化了角磁体121和边磁体122的加工工艺，有助于改善电机的气隙磁密波形。
27.作为优选，第二圆弧段400的圆心位于边磁体122所在侧，第三圆弧段500的圆心位于角磁体121所在侧，使缝隙123在第二圆弧段400和第三圆弧段500的拼接处形成拐点，有助于减少谐波含量、减少转矩脉动、增大电机转矩。
28.作为优选，任意相邻的两个角磁体121的磁极方向相垂直，且在这两个角磁体121中，其中一个角磁体121的磁极方向朝向电机的中心，另一个角磁体121的磁极方向远离电机的中心；任一边磁体122的磁极方向与其所紧邻的任一角磁体121的磁极方向两个方向的夹角成钝角，形成halbach型永磁体阵列。
29.作为优选，任一边磁体122的磁极方向与其所紧邻的任一角磁体121的磁极方向两个方向所成的夹角为135
°
。
30.作为优选，外壳11的内壁四角处均由圆弧面过渡，永磁体12上与转子2所对的面均为圆弧面，外壳11装配永磁体12后内部形成一个圆柱形的转子容置空间，便于内部角磁体121和边磁体122的装配。
31.作为优选，转子2的每个转子槽内均容纳有两组电枢绕组201，电枢绕组201的线径为0.96mm，每槽导体数为128，槽满率为80％，额定电流为3.8a，电密为6a/mm2。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是
为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。