一種無軛閉口槽多盤式永磁電的製造方法
2023-09-23 06:11:15
一種無軛閉口槽多盤式永磁電的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種無軛閉口槽多盤式永磁電機，其包括由轉軸、軸承、前端蓋、後端蓋以及機殼共同構成的電機外殼、同轉軸固定的多個轉子以及位於相鄰轉子之間的多個定子，定子由兩個定子外齒、位於兩個定子外齒之間的定子內齒、定子內塞、定子外塞和繞組構成無軛閉口槽結構，轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤以及貼合在轉子盤上的扇形永磁體，本發明提出的無軛閉口槽多盤式永磁電機，具有提高槽滿率、節約鐵心材料、提高轉矩品質、提高轉矩密度和提高系統低速、輕載等整體運行效率的優點。
【專利說明】-種無輛閉口槽多盤式永磁電機
【技術領域】
[0001] 本發明屬於電機【技術領域】，更具體地，涉及一種多盤式永磁電機。
【背景技術】
[0002] 現在電動車最顯著的特點為頻繁地起停、加減速，而不是運行在某一恆速下，基於 電動車的性能要求，要求其所用的電機系統具有較高的瞬時功率和功率密度，還應有較高 的高低速綜合效率。軸向永磁電機由於其自身的特點非常適合電動汽車驅動場合，而多盤 式永磁電機能進一步提高轉矩密度和瞬時功率，也能通過繞組換接有效地解決驅動系統在 低速、低負載工況下效率低的問題。
[0003] 發明專利201210147618. 1公開了一種模塊化多盤式永磁無刷電動機，該電機內 至少設置兩個定子動力模塊，採用扇-環混合式繞組、雙向斜極，實現模塊化控制。實用新 型專利200920189389. 3公布了一種電動車用多盤式永磁輪轂電機結構，其特點在於由四 個兩兩相對的定子鐵心構成的兩組定子，兩個單面轉子盤和一個雙面轉子盤組成轉子盤， 單面盤式轉子通過電機主軸固定在電機的兩頭，雙面轉子盤位於兩組定子的中間，雙面轉 子盤與單面轉子盤同軸固定。以上兩項專利均提出了一種多盤式永磁電機，但結構複雜，存 在定子鐵心軛部，材料利用率不夠高，對系統效率有一定的影響。
[0004] 此外，現有的多盤式永磁電機的齒槽轉矩一般由其中單盤電機所產生的齒槽轉矩 疊加而成，齒槽轉矩大，對電機運行的可靠性、控制定位精度等都帶來了不利的影響，並引 起振動、噪聲等問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種既能提高材料利用率，又能夠 提高轉矩品質、轉矩密度和系統效率的無軛閉口槽多盤式永磁電機。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供了一種無軛閉口槽多盤式永磁電機，包括同轉軸固 定的多個轉子、位於相鄰轉子之間的多個定子，以及由轉軸、軸承、前端蓋、後端蓋和機殼共 同構成的電機外殼，其中，
[0007] 所述定子各自由定子外齒、定子內齒、定子內塞、定子外塞和繞組共同組成，其中 定子外齒的數量為2個，它們呈圓盤狀結構且相互對置，並在其中心位置設有相互對準的 軸孔；定子內塞呈現直徑與所述軸孔相同的環狀結構，並沿著定子外齒的軸孔外緣聯接在 兩個定子外齒之間；定子外塞呈現直徑與定子外齒相同的且具有開口的環狀結構，並沿著 定子外齒的外緣聯接在兩個定子外齒之間，繞組則相應纏繞在定子內齒上；此外，在定子外 齒的圓盤狀結構端面上，具有多個位於軸孔外緣與定子外齒外緣之間並沿著周向間隔設置 的內齒槽，並在相鄰的內齒槽之間加工有沿徑向排列的多個圓形通孔；定子內齒則通過位 於其兩端且與內齒槽相匹配的凸起嵌合在內齒槽之間，由此保持聯接在定子外齒之間，形 成無軛閉口槽定子結構；
[0008] 所述轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤，這多個 轉子盤由靠近電機前端面的前端單面轉子盤、靠近電機後端面的後端單面轉子盤以及位於 兩者之間的多個雙面轉子盤共同組成，並且在所述前端單面轉子盤的內側端面、所述後端 單面轉子盤的內側端面，以及所有所述雙面轉子盤的內外兩個端面上均設置有沿著周向均 勻間隔的多個扇形永磁體。
[0009] 作為進一步優選地，所述扇形永磁體與其所在的轉子盤同圓心，並且它的斜極角 度α滿足外，相鄰兩轉子H的扇形永磁體的軸向錯開角度0滿足 定子槽數 卩60屍'丨： 定子^數> 並且保i正相間隔一個轉子盤的兩轉子盤上的扇形永磁鐵軸向錯開角度為〇。 [0010] 作為進一步優選地，所述定子外齒採用電工磁鐵製作。
[0011] 作為進一步優選地，所述定子內齒由軟磁複合材料經粉末冶金的方法加工而成。
[0012] 總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有 益效果：
[0013] 1.無定子軛部結構，定子直接由定子外齒和定子內齒構成，消除了定子軛部，定子 節省了鐵心材料，也減少了定子鐵耗，提高了電機轉矩密度和效率；
[0014] 2.定子為閉口槽結構，定子槽內結構為兩塊定子外齒和定子內齒組合而成，不存 在傳統中為了繞線而開的槽口，繞組直接繞在定子內齒上，繞線簡單、槽滿率高，在簡化結 構和降低工藝和的同時，也改善氣隙磁密，降低渦流損耗，大大地降低了齒槽轉矩和提高了 電機效率，而定子外齒由電工磁鐵構成存在一系列小孔的片狀結構，大小孔既減少了漏磁 效應，又改善了電機的冷卻效果；
[0015] 3.轉子採用組合式斜極結構，通過多層永磁體不同的斜極方向和軸向相對位置關 系組合而成，既改善氣隙磁密，降低齒槽轉矩，同時提高反電勢的正弦度，進一步降低轉矩 脈動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機結構示意圖；
[0017] 圖2為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子結構示意圖；
[0018] 圖3為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子剖面結構示意圖；
[0019] 圖4為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子外齒示意圖；
[0020] 圖5為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子內齒示意圖；
[0021] 圖6為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子外塞示意圖；
[0022] 圖7為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機中的定子內塞示意圖；
[0023] 圖8為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機中的永磁體組合式斜極整體示意圖；
[0024] 圖9為本發明無軛閉口槽多盤式永磁電機中的永磁體組合式斜極局部示意圖。
[0025] 在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：
[0026] 1 -轉軸、2 -前端蓋、3 -前端單面轉子盤、4 一機殼、5 -定子固鍵、6 -第二個定 子、7 -定子外塞、8 -定子外齒、9 一扇形永磁體、10 -後端單面轉子盤、11 一後端蓋、12 - 定子內塞、13 -傳感器磁環、14 一軸承、15 -雙面轉子盤、16 -第一定子、17 -定子內齒、 18-圓形通孔、19-內齒槽、20-螺孔、21-出線孔、22-出氣孔、23-繞組
【具體實施方式】
[0027] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要 彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
[0028] 如圖1所示，無軛閉口槽多盤式永磁電機包括由轉軸1、軸承14、前端蓋2、後端蓋 11以及機殼4共同構成的電機外殼、同轉軸間隔設置的三個轉子盤3、10、15以及位於相鄰 兩轉子之間的兩個盤式定子6、16,定子通過定子固鍵5固定在機殼4上，定子固鍵5固定在 機殼4中心位置，永磁體9粘結在轉子盤3、10、15上，構成主磁極，傳感器磁環13固定在後 端蓋11上。
[0029] 如圖2所示，定子6由兩個定子外齒8、位於兩個定子外齒8之間的定子內齒17、 定子內塞12、定子外塞7和繞組23共同組成，其中定子外齒8的數量為2個，它們呈圓盤狀 結構且相互對置，並在其中心位置設有相互對準的軸孔；定子內塞12呈現直徑與所述軸孔 相同的環狀結構（如圖7所示），並沿著定子外齒8的軸孔外緣聯接在兩個定子外齒8之 間；定子外塞17呈現直徑與定子外齒8相同的且具有開口的環狀結構（如圖6所示），並 沿著定子外齒8的外緣聯接在兩個定子外齒8之間，繞組23則相應纏繞在定子內齒17上； 定子內塞12、定子外塞7與定子外齒8通過螺孔20用螺絲固定，各個盤式定子的各相繞組 獨立引出。
[0030] 如圖4所示，在定子外齒8的圓盤狀結構端面上，具有多個位於軸孔外緣與定子外 齒8外緣之間並沿著周向間隔設置的內齒槽19,並在相鄰的內齒槽19之間加工有沿徑向排 列的四個由電工磁鐵構成的圓形通孔18 ;定子內齒17則通過位於其兩端且與內齒槽相匹 配的凸起嵌合在內齒槽19之間，由此保持聯接在定子外齒8之間，形成無軛閉口槽定子結 構。定子內齒結構如圖5所示。
[0031] 如圖8所示，轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤， 這多個轉子盤由靠近電機前端面的前端單面轉子盤3、靠近電機後端面的後端單面轉子盤 10以及位於兩者之間的雙面轉子盤15共同組成，並且在前端單面轉子盤3的內側端面、後 端單面轉子盤10的內側端面，以及雙面轉子盤15的內外兩個端面上均設置有沿著周向均 勻間隔的多個扇形永磁體9,扇形永磁體與其所在的轉子盤同圓心，並且它的斜極角度α
【權利要求】
1. 一種無軛閉口槽多盤式永磁電機，包括同轉軸固定的多個轉子、位於相鄰轉子之間 的多個定子，以及由轉軸（1)、軸承（14)、前端蓋（2)、後端蓋（11)和機殼（4)共同構成的電 機外殼，其特徵在於， 所述定子各自由定子外齒（8)、定子內齒（17)、定子內塞（12)、定子外塞（7)和繞組 (23)共同組成，其中定子外齒（8)的數量為2個，它們呈圓盤狀結構且相互對置，並在其中 心位置設有相互對準的軸孔；定子內塞（12)呈現直徑與所述軸孔相同的環狀結構，並沿著 定子外齒（8)的軸孔外緣聯接在兩個定子外齒（8)之間；定子外塞（17)呈現直徑與定子外 齒（8)相同的且具有開口的環狀結構，並沿著定子外齒（8)的外緣聯接在兩個定子外齒（8) 之間，繞組（23)則相應纏繞在定子內齒（17)上；此外，在定子外齒（8)的圓盤狀結構端面 上，具有多個位於軸孔外緣與定子外齒（8)外緣之間且沿著周向間隔設置的內齒槽（19)， 並在相鄰的內齒槽（19)之間加工有沿徑向排列的多個圓形通孔（18);定子內齒（17)則通 過其兩端的凸起嵌合在內齒槽（19)之間，由此保持聯接在定子外齒（8)之間，形成無軛閉 口槽定子結構； 所述轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤，這多個轉子 盤由靠近電機前端面的前端單面轉子盤（3)、靠近電機後端面的後端單面轉子盤（10)以及 位於兩者之間的多個雙面轉子盤（15)共同組成，並且在所述前端單面轉子盤（3)的內側端 面、所述後端單面轉子盤的內側端面，以及所有所述雙面轉子盤（15)的內外兩個端面上均 設置有沿著周向均勻間隔的多個扇形永磁體（9)。
2. 如權利要求1所述的無軛閉口槽多盤式永磁電機，其特徵在於，所述扇形永磁體與 其所在的轉子盤同圓心，並且它的斜極角度α滿足;此外，相鄰兩轉子盤上 疋於糟數 的扇形永磁體的軸向錯開角度β滿足，並且保證相間隔一個轉子盤的兩轉 疋子槽數 子盤上的扇形永磁鐵軸向錯開角度為0。
3. 如權利要求1或2所述的無軛閉口槽多盤式永磁電機，其特徵在於，所述定子外齒採 用電工磁鐵製作。
4. 如權利要求1-3所述的無軛閉口槽多盤式永磁電機，其特徵在於，所述定子內齒由 軟磁複合材料經粉末冶金的方法加工而成。
【文檔編號】H02K16/00GK104113171SQ201410285959
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】楊凱, 魏續彪, 謝鴻欽 申請人:華中科技大學