本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種帶有圓弧的halbach型永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

高速電動/發(fā)電一體電機(jī)是飛輪儲能系統(tǒng)的核心部件。傳統(tǒng)的高速大功率電機(jī)的轉(zhuǎn)子幾乎都采用瓦片形狀，制造容易，工藝簡單，但優(yōu)化設(shè)計時通常只可以調(diào)節(jié)磁塊厚度和極弧系數(shù)，限制了永磁體性能的提高和使用率，有時難以在眾多的優(yōu)化目標(biāo)間達(dá)到平衡。

設(shè)計高速電動/發(fā)電一體電機(jī)時，不僅需要較大的永磁磁動勢以減小定子繞組的熱負(fù)荷、電流密度等熱參量，而且需要非常低的磁場諧波含量以降低電機(jī)的渦流損耗；永磁磁動勢的增強(qiáng)通常需要增加永磁體的使用量，同時永磁磁場諧波含量的減弱也要求磁場的合理設(shè)計，例如，盡可能正弦分布的永磁體磁場才可以獲得更加優(yōu)異的反電動勢正弦分布。為實(shí)現(xiàn)上述目的，其中一種簡單而又有效的方法就是通過永磁體形狀的調(diào)整，同時滿足較大磁動勢和近似正弦磁場分布的要求。因此，永磁轉(zhuǎn)子形狀的選取和優(yōu)化，在電機(jī)的電磁性能、損耗控制和成本控制方面具有積極的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提出了一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子軸和粘結(jié)于轉(zhuǎn)子軸上的halbach型永磁體陣列；所述halbach型永磁體陣列由徑向和周向充磁的永磁體塊交替排列組成，充磁方向依次以90°變化；每塊永磁體塊的底部呈圓弧狀，每塊永磁體塊底部的圓弧直徑均小于轉(zhuǎn)子軸的直徑。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子軸為非導(dǎo)磁非金屬材料。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子軸設(shè)置在halbach型永磁體陣列的內(nèi)圈。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子軸設(shè)置在halbach型永磁體陣列的外圈。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子，永磁體塊的底部圓弧，實(shí)際上是在直線或斜線的基礎(chǔ)上，局部調(diào)整永磁體塊的形狀，有效地降低了永磁體陣列磁場分布的諧波含量，使磁場分布更加接近正弦形狀；同時，也可以增大永磁磁動勢、減小熱參量，最終獲得電機(jī)的低損耗和優(yōu)異的電磁性能。

轉(zhuǎn)子軸可以采用非導(dǎo)磁非金屬材料，不僅可以減輕轉(zhuǎn)子重量，而且完全消除了導(dǎo)體感應(yīng)的渦流，降低了轉(zhuǎn)子損耗，提高了電機(jī)效率，獲得了線性電機(jī)模型；整體不僅可以應(yīng)用于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，也可以應(yīng)用于外轉(zhuǎn)子電機(jī)，應(yīng)用范圍較廣。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：

附圖1為本發(fā)明所述的一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子的一種實(shí)施方式的示意圖；

附圖2為本發(fā)明所述的一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子的另一種實(shí)施方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來說明本發(fā)明。

實(shí)施例1：

如圖1所示，一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子，包括周向充磁的永磁體塊2和徑向充磁的永磁體塊2以及轉(zhuǎn)子軸1；其中周向和徑向充磁的永磁體塊2交錯排列，充磁方向以90°變化，形成永磁體陣列；永磁體陣列表面貼裝于轉(zhuǎn)子軸1的外壁，形成永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，三相定子繞組放置于永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的外側(cè)。

所述周周向充磁的永磁體塊2和徑向充磁的永磁體塊2的底部是圓弧形狀，每塊永磁體塊2底部的圓弧直徑均小于轉(zhuǎn)子軸1的直徑，所述永磁體塊2的底部是指永磁體塊2與三相定子繞組相近的一側(cè)，在本實(shí)施例中為永磁體陣列的外圈的一側(cè)；其實(shí)質(zhì)是在直線或斜線連接的基礎(chǔ)上，通過永磁體塊形狀的局部調(diào)整，經(jīng)過尺寸的優(yōu)化設(shè)計，在提高永磁磁動勢的同時，獲得更加正弦分布的磁場特性，從而盡可能地減小磁場諧波含量，降低永磁同步電機(jī)的力矩波動和渦流損耗。

所述轉(zhuǎn)子軸1采用非導(dǎo)磁非金屬材料，一方面減輕了重量，另一方面，完全消除了由于導(dǎo)體存在而引發(fā)的渦流損耗，提高了電機(jī)的效率，獲得了更容易實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動控制的電機(jī)線性模型。

實(shí)施例2：

如圖2所示，一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能halbach型永磁轉(zhuǎn)子，包括周周向充磁的永磁體塊2和徑向充磁的永磁體塊2以及空心的轉(zhuǎn)子軸1；其中周向和徑向充磁的永磁體塊2交錯排列，充磁方向以90°變化，形成永磁體陣列；永磁體陣列表面貼裝于空心的轉(zhuǎn)子軸1的內(nèi)壁，形成永磁外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，三相定子繞組放置于永磁外轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)。

所述周周向充磁的永磁體塊2和徑向充磁的永磁體塊2的底部是圓弧形狀，每塊永磁體塊2底部的圓弧直徑均小于轉(zhuǎn)子軸1的直徑，所述永磁體塊2的底部是指永磁體塊2與三相定子繞組相近的一側(cè)，在本實(shí)施例中為永磁體陣列的內(nèi)圈的一側(cè)；其實(shí)質(zhì)是在直線或斜線連接的基礎(chǔ)上，通過永磁體塊形狀的局部調(diào)整，經(jīng)過尺寸的優(yōu)化設(shè)計，在提高永磁磁動勢的同時，獲得更加正弦分布的磁場特性，從而盡可能地減小磁場諧波含量，降低永磁同步電機(jī)的力矩波動和渦流損耗。

所述轉(zhuǎn)子軸1采用非導(dǎo)磁非金屬材料，一方面減輕了重量，另一方面，完全消除了由于導(dǎo)體存在而引發(fā)的渦流損耗，提高了電機(jī)的效率，獲得了更容易實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動控制的電機(jī)線性模型。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能Halbach型永磁轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子軸和粘結(jié)于轉(zhuǎn)子軸上的Halbach型永磁體陣列；所述Halbach型永磁體陣列由徑向和周向充磁的永磁體塊交替排列組成，充磁方向依次以90°變化；每塊永磁體塊的底部呈圓弧狀，每塊永磁體塊底部的圓弧直徑均小于轉(zhuǎn)子軸的直徑；本發(fā)明的一種用于飛輪儲能系統(tǒng)的高性能Halbach型永磁轉(zhuǎn)子，永磁體塊的底部圓弧，實(shí)際上是在直線或斜線的基礎(chǔ)上，局部調(diào)整永磁體塊的形狀，有效地降低了永磁體陣列磁場分布的諧波含量，使磁場分布更加接近正弦形狀；同時，也可以增大永磁磁動勢、減小熱參量，最終獲得電機(jī)的低損耗和優(yōu)異的電磁性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張明軍;鄭建勇;陳軍委;王家彩;呂奇超;劉鎳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州騰冉電氣設(shè)備股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.09
技術(shù)公布日：2017.08.29