一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器。
【背景技術】
[0002] 盤式永磁調(diào)速器是通過銅環(huán)和永磁體之間的氣隙實現(xiàn)由電動機到負載的運動和 轉矩傳輸?shù)?。永磁調(diào)速器實現(xiàn)了在原動機和負載之間運動和力的無接觸式傳遞，具有可控 啟動、高可靠性、環(huán)境適應性好、無電磁干擾等特點。
[0003] 公知的盤式永磁調(diào)速器永磁轉子上的永磁體均為軸向充磁，永磁體這種磁場近乎 均勻地分布于永磁體陣列的兩側，工作氣隙內(nèi)的磁密較小，因而永磁調(diào)速器磁能利用率低， 轉矩密度較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種磁能利用率高，轉矩密度大的 基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明米用如下技術方案：一種基于Halbach永磁陣列的 盤式永磁調(diào)速器，包括同軸并順次布置的第一盤體1、環(huán)形薄銅盤2、永磁體塊3和第二盤 體4,第一盤體1和環(huán)形薄銅盤2同軸固定安裝組成第一轉子組件，永磁體塊3和第二盤體 4同軸固定安裝組成第二轉子組件，第一轉子組件和第二轉子組件同軸安裝，環(huán)形薄銅盤2 與永磁體塊3相對設置，環(huán)形薄銅盤2與永磁體塊3之間具有氣隙5,第一轉子組件和第二 轉子組件繞各自的轉軸獨立旋轉。
[0006] 所述第一轉子組件、第二轉子組件均可作為輸入端或輸出端。
[0007] 作為輸出端的轉子組件可軸向移動。
[0008] 第二轉子組件中的永磁體塊3均為扇形結構，相互環(huán)向緊密排列構成一個完整的 永磁體環(huán)，緊密地貼合固定于第二盤體4的表面，永磁體塊3按數(shù)量可等分為d組，形成d 個磁極組，d=2q，q為大于等于2的自然數(shù)；每個磁極組包含n個永磁體塊，n為自然數(shù)。
[0009] 兩個相鄰的磁極組構成一個磁極組對，磁極組對的數(shù)量用p表示，p=d/2;每個磁 極組對包含2n個永磁體塊3。
[0010] 任取一個磁極組對作為開始，其序號為p=l，其他磁極組對按逆時針，序號依次為 p=2, 3，…，d/2 ;永磁體塊3的排序，在p=l的磁極組對，其永磁體塊3按逆時針方向序號 依次為Y=l，2，???2n，p=2,3，…，d/2的磁極組的各永磁體塊3序號依次排列，分別為 Y=2n+l, 2n+2，…，2pn〇
[0011] 永磁體塊3的充磁方向，用充磁參考坐標系{M}進行描述，將第二盤體4上安裝永 磁體塊3的表面與轉子回轉軸的交點作為坐標系{M}的原點，{M}的x軸與永磁體塊3y=1 的對稱中心線重合且方向沿半徑向外，{M}的z軸與轉子回轉軸重合且指向第一轉子組件 方向；{M}的y軸方向根據(jù)右手笛卡爾準則確定，充磁參考坐標系{M}的x、y、z軸單位向量 分別用i，J'，左表示。
[0012] 所述的Y=1的永磁體塊3的充磁方向作為充磁參考基準方向，其充磁方向定義為 沿充磁參考坐標系{M}的z軸正方向，用{0,0，1} 示。序號y=2,3,…，2pn的 磁極塊的充磁方向，由以下關系式計算確定：
【主權項】
1. 一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征在于：包括同軸并順次布置 的第一盤體（1 )、環(huán)形薄銅盤（2)、永磁體塊（3)和第二盤體（4)，第一盤體（1)和環(huán)形薄銅盤 (2)同軸固定安裝組成第一轉子組件，永磁體塊（3)和第二盤體（4)同軸固定安裝組成第二 轉子組件，第一轉子組件和第二轉子組件同軸安裝，環(huán)形薄銅盤（2)與永磁體塊（3)相對設 置，環(huán)形薄銅盤（2)與永磁體塊（3)之間具有氣隙（5)，第一轉子組件和第二轉子組件繞各 自的轉軸獨立旋轉。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征在于： 所述第一轉子組件、第二轉子組件均可作為輸入端或輸出端。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征 在于：作為輸出端的轉子組件可軸向移動。
4. 根據(jù)權利要求1或2所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征 在于：第二轉子組件中的永磁體塊（3)均為扇形結構，相互環(huán)向緊密排列構成一個完整的 永磁體環(huán)，緊密地貼合固定于第二盤體（4)的表面，永磁體塊（3)按數(shù)量可等分為d組，形成 d個磁極組，d=2q，q為大于等于2的自然數(shù)；每個磁極組包含n個永磁體塊，n為自然數(shù)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征在于： 兩個相鄰的磁極組構成一個磁極組對，磁極組對的數(shù)量用P表示，P=d/2 ;每個磁極組對包 含2n個永磁體塊（3)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征在 于：任取一個磁極組對作為開始，其序號為p=l，其他磁極組對按逆時針，序號依次為p=2， 3，…，d/2 ;永磁體塊（3)的排序，在p=l的磁極組對，其永磁體塊（3)按逆時針方向序號 依次為Y=l，2，???2n，p=2,3，…，d/2的磁極組的各永磁體塊（3)序號依次排列，分別為 y=2n+l, 2n+2,".dprio
7. 根據(jù)權利要求6所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征在于： 永磁體塊（3)的充磁方向，用充磁參考坐標系{M}進行描述，將第二盤體（4)上安裝永磁體 塊（3)的表面與轉子回轉軸的交點作為坐標系{M}的原點，{M}的x軸與永磁體塊（3)y=1 的對稱中心線重合且方向沿半徑向外，{M}的z軸與轉子回轉軸重合且指向第一轉子組件 方向；{M}的y軸方向根據(jù)右手笛卡爾準則確定，充磁參考坐標系{M}的x、y、z軸單位向量 分別用i，J'，左表示。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，其特征在于： 所述的Y=1的永磁體塊（3)的充磁方向作為充磁參考基準方向，其充磁方向定義為沿充磁 參考坐標系{M}的z軸正方向，用{0,0,1} 示。
9. 序號Y=2, 3，…，2pn的磁極塊的充磁方向，由以下關系式計算確定：
【專利摘要】一種基于Halbach永磁陣列的盤式永磁調(diào)速器，包括同軸并順次布置的第一盤體、環(huán)形薄銅盤、永磁體塊和第二盤體，第一盤體和環(huán)形薄銅盤同軸固定安裝組成第一轉子組件，永磁體塊和第二盤體同軸固定安裝組成第二轉子組件，各永磁體塊扇形角可不相同，且充磁方向按給定的計算公式確定，第一轉子組件和第二轉子組件同軸安裝，環(huán)形薄銅盤與永磁體塊相對設置，環(huán)形薄銅盤與永磁體塊之間具有氣隙，第一轉子組件和第二轉子組件繞各自的轉軸獨立旋轉。本發(fā)明的磁極組的大部分磁能匯集在氣隙內(nèi)，磁能利用率更高，轉矩密度更大。當外徑尺寸相同時，可以傳輸更大的轉矩，并且結構尺寸小，轉矩密度大，生產(chǎn)成本低，所需安裝空間小。
【IPC分類】H02K51-00
【公開號】CN104578688
【申請?zhí)枴緾N201410845415
【發(fā)明人】張海, 鄭果, 閆亮, 張小東, 李新, 孔新玲, 王楠楠
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月31日