一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计
技术领域
1.本发明涉及一种直线电机，特别涉及一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计。
背景技术：
2.直线电机是一种将电能直接转换成直线运动，而不需要通过任何中间转换机构的新颖电机。永磁直线电机兼有永磁电机和直线电机的双重重点。其具有力能指标高、体积小、重量轻等功能。
3.1979年，美国学者klaus halbach在利用各种永磁铁结构产生的磁场做电子加速实验时，发现了这种特殊的永磁铁结构，并逐步完善这种结构，最终形成了所谓的“halbach”磁铁。halbach永磁阵列有着可以将一侧磁场加强、另一侧磁场减弱的特性。
4.上世纪90年代wj kim等人提出了一种利用三角形绕组实现halbach型磁场的例子，对线圈通入直流电后，会产生与永磁halbach一样静止的磁场。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于改变了传统意义上的直线电机结构，结合了电磁halbach结构，从而增大了电机的推力。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
7.一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，包括：
8.线圈11、线圈12、线圈13及其后面的线圈都采用横竖横的排列方式，同时不同线圈采用不同的排列方向，从而构成halbach结构；
9.初级铁心，采用铝等不导磁材料，其作为线圈的载体；
10.次级，采用永磁体、非磁性材料导板以及恒定磁场线圈作为电机的次级结构，永磁体可以采用径向、轴向和halbach的排列方式；
11.优选地，所述线圈采用halbach的排列方式。
12.优选地，所述线圈采用电阻率低的材料，如铜、银和超导材料等。
13.优选地，所述初级铁心采用不导磁的材料，如铝等，或采用无初级铁心的空芯结构。
14.优选地，所述次级永磁体的排列方式可采用径向、轴线和halbach的排列方式。
15.优选地，电磁halbach阵列的每一组电磁halbach阵列绕组通入三相交流电的不同相位的单相电流。
16.优选地，其结构同样适用于圆筒直线电机、双边直线电机、圆盘直线电机以及圆弧直线电机。
17.优选地，其结构同意适用于圆筒直线发电机、双边直线发电机、圆盘直线发电机以及圆弧直线发电机。
18.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
19.采用本发明所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，由于halbach结构
能做到单边聚磁的能力，所以直线电机初级绕组的排列方式可采用halbach的排布方式，从而增强了行波磁场，加大了电机的推力。直线电机的次级同样可采用永磁体、非磁性材料导板以及恒定磁场线圈，永磁体的排列方式同样可以采用径向、轴向以及halbach排布方式。
附图说明
20.本发明的前述和下文具体描述再结合以下附图阅读时表的更加清楚，附图：
21.图1为本发明所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计的结构示意图；
22.图中标记：11-横向线圈，12-竖直线圈，13-横向线圈，2-初级铁芯，3-次级。
具体实施方式
23.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
24.实施例
25.如图1所示，本发明所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，包括：
26.线圈、线圈、线圈及其后面的线圈都采用横竖横的排列方式，同时不同线圈采用不同的缠绕方向，从而构成halbach结构；
27.初级铁心，采用铝等不导磁材料，其作为线圈的载体，或采用无初级铁心的空芯结构；
28.次级，采用永磁体、非磁性材料导板以及恒定磁场线圈作为电机的次级结构，永磁体可以采用径向、轴向和halbach的排列方式；
29.采用本发明所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，由于halbach结构能做到单边聚磁的能力，所以直线电机初级绕组的排列方式可采用halbach的排布方式，从而增强了行波磁场，加大了电机的推力。直线电机的次级同样可采用永磁体、非磁性材料导板以及恒定磁场线圈，永磁体的排列方式同样可以采用径向、轴向以及halbach排布方式。
30.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，包括：线圈(11)、线圈(12)、线圈(13)及其后面的线圈都采用横竖横的排列方式，同时不同线圈采用不同的排列方向，从而构成halbach结构；初级铁心(2)，采用铝等不导磁材料，其作为线圈的载体；次级(3)，采用永磁体、非磁性材料导板以及恒定磁场线圈作为电机的次级结构，永磁体可以采用径向、轴向和halbach的排列方式。2.根据权利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，所述初级线圈(1)采用halbach的排列方式。3.根据权利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，所述线圈采用电阻率低的材料，如铜、银和超导材料等。4.根据权利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，所述初级铁心(2)采用不导磁的材料，如铝等，或采用无初级铁心的空芯结构。5.根据权利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，所述次级(3)永磁体的排列方式可采用径向、轴线和halbach的排列方式。6.根据权利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，所述电磁halbach阵列的每一组电磁halbach阵列绕组通入三相交流电的不同相位的单相电流。7.根据权利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，其结构同样适用于圆筒直线电机、双边直线电机、圆盘直线电机以及圆弧直线电机。8.根据专利要求1所述的一种基于电磁halbach的永磁直线电机设计，其特征在于，其结构同意适用于圆筒直线发电机、双边直线发电机、圆盘直线发电机以及圆弧直线发电机。
技术总结
本发明公开了一种基于电磁Halbach的永磁直线电机设计，包括定子初级绕组线圈以及动子次级永磁体。所述初级绕组线圈采用Halbach阵列排布，给所述的电磁Halbach阵列的每一组电磁Halbach阵列绕组通入三相交流电的不同相位的单相电流。所述初级铁心采用铝等不导磁的材料。所述次级板采用永磁体、非磁性材料导板以及恒定磁场线圈作为电机的次级结构，永磁体可以采用径向、轴向和Halbach的排列方式。本发明通过将初级绕组采用Halbach阵列排布，利用各单相电流相位差以及各个线圈的位置排布，同时在时间和空间上不同的位置产生行波磁场，实现了对行波磁场的加强，从而增强了永磁直线电机的推力。的推力。的推力。
技术研发人员：李平原 王宝鑫 刘川 蒋林 赵立峰 赵万明 马家庆 李树龙 刘力源 彭俊峰 李聪 詹瑞 周东洋 钟永文
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/1/19