[发明专利]一种新型基于Halbach阵列的多盘式无铁心永磁同步电机

说明书

本发明公开一种新型基于Halbach阵列的多盘式无铁心永磁同步电机设计方法，该方法是基于采用单元电机组合式的结构型式，包括电机结构、基本设计规则及设计参数、关键制作工艺研究、样机制作，讨论了变气隙及多盘时的永磁体排列，还对其加工制作工艺进行了概括和总结，成功的研制了500W 双盘单元电机组合式结构样机，样机的各项性能均达到了设计的要求，具有良好的实用性，对永磁同步电机设计研究具有一定的参考价值。

技术领域

本发明属于磁传动领域，尤其涉及一种新型基于 Halbach 阵列的多盘式无铁心永磁同步电机。

背景技术

数控机床、工业机器人、机械手、计算机及其外围设备等高科技产品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。盘式永磁同步电机因轴 向尺寸短、重量轻、运行效率高、动态性能优越等特点成为一种理想的驱动装置。电机若制成多定子、多转子的盘式结构，可进一步提高转矩，适用于大转矩直接驱动装置。同时也因为盘式电机尺寸过大时会增加加工工艺的难度，有时候相关 的数据尺寸难以保证，所以为了进一步提高电机的转矩，也一般采用多盘式结构。考虑到有铁心电机在运行时，由于齿槽效应，电磁转矩会产生脉动。也由于铁心的存在导致了电机的重量增加及转动惯量增大，严重影响电机的动态性能和电机的运行效率。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种新型基于 Halbach 阵列的多盘式无铁心永磁同步电机，该方法是基于采用单元电机组合式的结构型式，讨论了变气隙及多盘时的永磁体排列，还对其加工制作工艺进行了概括和总结，成功的研制了500W 双盘单元电机组合式结构样机，样机的各项性能均达到了设计的要求。

本发明采用的技术方案是，一种新型基于 Halbach 阵列的多盘式无铁心永磁同步电机设计方法，包括电机结构、基本设计规则及设计参数、关键制作工艺研究、样机制作。

所述的电机结构，电机采用的是单元电机组合式结构，这种结构可以充分发挥Halbach阵列优越的聚磁功能，同时在已有的单盘式电机制作工艺的基础上，不额外增加加工工艺的难度，电机的外壳以及单元盘之间的粘接盘均采用铝合金材料。

所述的基本设计规则及设计参数，随着构成H albach型永磁体阵列每极永磁体块数的增加，气隙磁场波形正弦化的趋势越来越理想，但是随着每极块数的增加，构成Halbach永磁体阵列总的永磁体块数也随之增加，相应的每一块的几何 尺寸减小，从加工工艺的角度考虑，尺寸太小不利于加工，设计中根据永磁体尺寸和极数综合考虑选择45度Halbach型阵列。

所述的关键制作工艺研究，通过样机的制作，对盘式无铁心永磁电机电枢盘制作的工艺总结如下：绕线，整形，下线，绑扎，脱模，注胶，脱模并整理。

所述的样机制作，作用是设计研究了4个单盘的电机，以进一步提高电机的力能指标。

本发明的有益效果是：本发明的新型基于Halbach阵列的多盘式无铁心永磁同步电机设计方法，该方法是基于采用单元电机组合式的结构型式，讨论了变气隙及多盘时的永磁体排列，还对其加工制作工艺进行了概括和总结，成功的研制了500W 双盘单元电机组合式结构样机，样机的各项性能均达到了设计的要求，具有良好的实用性，对永磁同步电机设计研究具有一定的参考价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图 1 是本发明结构原理框图。

图中：1-输入轴，2-内支撑环，3-外支撑环，4-永磁体一，5-永磁体二，6-输出轴，7-筒形转子，8-永磁铁三，9-永磁体四，10-气隙，11-滚动轴承一，12-齿条，13-齿轮，14-摆杆，15-内套，16-滚动轴承二，17-定位轴，18-销轴。

具体实施方式