一種凸極halbach復合陣列及永磁電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電機與電器領域，具體涉及一種凸極halbach復合陣列及永磁電機。
【背景技術】
[0002]永磁直線電機已經廣泛應用于各行各業。如直線電機磁懸浮列車、直驅電梯、直線電機自動化流水線等很多應用領域和場合。永磁直線電動機有多種類型。按結構可分為平面型、圓筒型(管型)、弧型四種。按動子永磁體的布置方式可分為隱極型、凸極型、混合型等，按初級的布置方式還可分為雙邊型和單邊型以及復合型三種。現有的隱極型和凸極型永磁直線電機結構中，前者等效電磁氣隙大，后者漏磁大，都導致電機的功率密度、推力/自重比較低，電機體積大，制造和使用成本高。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是現有直線電機輸出功率低、推力/自重比小、力能指標低、體積過大、成本過高的工程應用瓶頸問題，為解決上述問題，采用一種凸極halbach復合陣列及永磁電機。
[0004]為實現上述目的，采用以下技術方案:
一種凸極halbach復合陣列，包括帶軛部或不帶軛部的halbach磁體陣列，凸極halbach復合陣列包括單層凸極halbach復合陣列和/或雙層凸極halbach復合陣列，帶軛部或不帶軛部的halbach磁體陣列緊貼不帶軛部或帶軛部的凸極磁體陣列表面設置構成單層凸極halbach復合陣列，凸極磁體陣列兩側表面分別緊貼設置halbach磁體陣列，構成雙層凸極halbach復合陣列，凸極磁體陣列由導磁凸鐵和水平磁體交替貼裝而成，凸鐵兩側的水平磁體在凸鐵上形成聚磁的凸鐵極，halbach磁體陣列由法向磁體和縱向磁體交替貼裝組成。
[0005]凸極磁體陣列中的凸鐵、水平磁體的截面為矩形、梯形、三角形、“凸”字形或半圓形，halbach磁體陣列中的法向磁體和縱向磁體的截面為矩形、梯形、三角形或半圓形。
[0006]在凸極磁體陣列中的凸鐵表面開設至少一個開口槽，開口槽中設置有凸槽磁體，凸槽磁體表面極性與相應凸鐵表面極性一致。
[0007]凸鐵上設置有至少一個導電體，導電體的橫向端部通過導電環或導電片連成一體。
[0008]凸鐵上設置有至少一個空腔，空腔內設置有導電體，各凸鐵上的導電體橫向端部通過導電環或導電片連成一體；或者在凸鐵的表面鋪設或連接一層連接薄片，將各凸鐵彼此連接成一個整體，連接薄片為導磁薄片或導電薄片或導磁導電復合薄片或為帶槽的導磁齒槽薄片，槽內嵌導電體，導電體橫向端部通過導電環或導電片連成一體。
[0009]所述的水平磁體、法向磁體和縱向磁體為永磁體、超導磁體或者電勵磁體。
[0010]至少有一組凸鐵或者凸鐵和軛部的兩橫向端部通過連接件連接，形成統一的凸極halbach復合陣列。[0011 ] 所述的凸極halbach復合陣列圍繞一縱向軸線將凸極halbach復合陣列的橫向兩端首尾相連卷成圓筒形，成為圓筒型凸極halbach復合陣列。
[0012]所述的凸極halbach復合陣列沿一橫向軸線將凸極halbach復合陣列的縱向兩端首尾相連卷成圓形，形成旋轉型凸極halbach復合陣列。
[0013]兩個單層凸極halbach復合陣列面對面分開設置構成雙邊型單層凸極halbach復合陣列，或背靠背設置構成共軛雙邊型單層凸極halbach復合陣列。
[0014]所述的雙邊型單層凸極halbach復合陣列兩邊的橫向端部連接件連接成一體，形成U型單層凸極halbach復合陣列。
[0015]—種凸極halbach復合永磁電機，其特征在于:以所述的凸極halbach復合陣列作為次級，與相應的初級配合構成凸極halbach永磁電機。
[0016]所述的凸極halbach復合陣列與相應的初級構成凸極halbach永磁直線電機，旋轉型凸極halbach復合陣列與相應的初級構成凸極halbach永磁旋轉電機，圓筒型凸極halbach復合陣列與相應的初級構成圓筒型凸極halbach永磁直線電機。
[0017]本發明利用halbach磁體陣列弱磁區漏磁很小的特點，將凸極磁體陣列布置于halbach磁體陣列強磁區，與通電繞組配合形成凸極halbach永磁電機，可將凸極磁體陣列漏磁大幅降低甚至完全消除，相同體積和制造成本下，可大幅增加電機功率和出力，或相同功率下，大幅降低電機體積和制造使用成本，特別適用于長行程、大功率和大推力直線電機工程應用場合。較好解決了直線電機工程應用的瓶頸問題。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明凸極halbach復合陣列結構示意圖一；
圖2為本發明凸極halbach復合陣列結構示意圖二 ；
圖3為凸極磁體陣列結構結構示意圖一；
圖4為凸極磁體陣列結構結構示意圖二；
圖5為凸極磁體陣列結構結構示意圖三；
圖6為凸極磁體陣列結構結構示意圖四；
圖7為凸極磁體陣列結構結構示意圖五；
圖8為凸極磁體陣列結構結構示意圖六；
圖9為halbach磁體陣列結構示意圖一；
圖10為halbach磁體陣列結構示意圖二 ；
圖11為halbach磁體陣列結構示意圖三；
圖12為halbach磁體陣列結構示意圖四；
圖13為本發明凸極halbach復合陣列結構示意圖三；
圖14為雙邊凸極halbach復合陣列結構示意圖；
圖15為雙邊凸極halbach復合陣列組成的旋轉電機結構示意圖；
圖16為圖15A-A剖視圖；
圖17為凸極halbach復合陣列組成的單邊直線電機結構示意圖一；
圖18為凸極halbach復合陣列組成的單邊直線電機結構示意圖二 ；
圖19為凸極halbach復合陣列組成的雙邊直線電機結構示意圖三圖20為凸極halbach復合陣列組成的旋轉電機機構示意圖一；
圖21為凸極halbach復合陣列組成的旋轉電機機構示意圖二 ；
圖22為圓筒型凸極halbach永磁直線電機三維結構示意圖；
圖23為本發明的凸極halbach永磁直線電機磁場有限元仿真磁力線分布圖；
圖24為凸極halbach復合陣列組成的雙邊直線電機結構示意圖四。
[0019]圖中，1.初級鐵芯；2.初級繞組；3.凸鐵；4.法向磁體；5.水平磁體；6.縱向磁體；8.凸槽磁體；9.軛部；11.連接薄片；12.導電體。
【具體實施方式】
[0020]如圖1-圖24所示，圖1所示為本發明的一種凸極halbach復合陣列結構示意圖一，一種凸極halbach復合陣列，包括帶軛部或不帶軛部的halbach磁體陣列，凸極halbach復合陣列包括單層凸極halbach復合陣列和或雙層凸極halbach復合陣列，帶軛部或不帶軛部的halbach磁體陣列緊貼不帶軛部或帶軛部的凸極磁體陣列表面設置構成單層凸極halbach復合陣列，凸極磁體陣列兩側表面分別緊貼設置halbach磁體陣列，構成雙層凸極halbach復合陣列，凸極磁體陣列由導磁凸鐵3和水平磁體5交替貼裝而成，凸鐵3兩側的水平磁體5在凸鐵3上形成聚磁的凸鐵極，halbach磁體陣列由法向磁體4和縱向磁體6交替貼裝組成。其中，縱向為凸鐵3表面切線方向或運動方向，法向為凸鐵3中心線方向或氣隙方向，橫向為垂直于縱向和法向的方向。
[0021]圖2所示為本發明的一種凸極halbach復合陣列結構示意圖二，圖中，凸極永磁halbach復合陣列中的halbach磁體陣列帶有磁性或非磁性軛部9，halbach磁體陣列弱磁區表面緊貼磁性或非磁性軛部9設置。
[0022]圖3-圖8所示為本發明的凸極磁體陣列結構示意圖，凸極磁體陣列中的凸鐵3、水平磁體5的截面為矩形或等腰梯形或三角形或“凸”形或閉口弧形或它們的組合結構，圖
9-圖12中，halbach磁體陣列中的法向磁體4、縱向磁體6的截面為矩形或等腰梯形或三角形結構或它們的組合結構。
[0023]圖13所示本發明凸極halbach復合陣列結構示意圖三，所述的凸鐵3表面開設至少一個開口槽，開口槽中配合設置或嵌放凸槽磁體8，凸