CN102223042A - 双转子四驱动稀土永磁直流无刷电动机 - Google Patents

Abstract

一种双转子四驱动稀土永磁直流电动机，由机壳(6)，前后端盖(2)(3)，电机轴(1)，定子(4)，转子(5)，电机控制信号装置(12)，紧固件(7)等部件组成；一个机壳(6)内有四个定子(4)和两个转子(5)；4组直流电源对应向定子(4)绕组供电；每一个定子(4)绕组通电工作，都可以驱动转子(5)旋转，输出机械功率；四个定子(4)，可以同时加载，也可以分别加载，还可以分别卸载；该结构电机旋转外径增大，磁路截面增大、路径变短，功率和扭矩大幅度提高；体积小、重量轻、比功率大；该电机为电动汽车专门设计；电机结构改变了动力电瓶配置，大容量改为小容量，一组不间断供电改变成4组小容量轮流间歇供电，提高了蓄电瓶使用安全和使用寿命，降低了配置成本，是电动汽车新一代驱动电机首选。

Description

双转子四驱动稀土永磁直流无刷电动机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种电动汽车专用的大功率双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机。

背景技术

此项技术由电动汽车的发展而生。目前，国内外纯电动汽车一般都采用常规圆柱型稀土永磁无刷直流电动机，一个转子，一个定子，一组电瓶给一个绕组通电驱动；

大功率直流电动机工作电流很大，通电导线截面积很大，铁心嵌线槽截面积也必须相应很大，给绕组排布及电机设计造成很大困难，某些大电流设计，甚至是不可能实现的；

大功率电机，要有大电流支持；大电流放电需要相匹配的大容量蓄电瓶支持；目前，超过500Ah大容量动力电瓶设计及制造技术还存在一定难度，工艺不很成熟，且费用相当高昂；电瓶在大电流放电情况下，还严重影响其使用安全和使用寿命；

动力蓄电瓶的价格因素，以及使用安全和使用寿命，严重影响电动汽车发展。就电瓶而电瓶来解决动力电瓶问题是很困难的；从改变它的负载——驱动电机结构入手，蓄电瓶从大容量可以变成小容量，一组持续供电，可以变成多组间歇供电，电瓶问题就解决了。

本发明针对上述问题，妥善解决了直流电机大电流设计难题；绕组漆包线分成四组，分别嵌在四个铁心四个嵌线槽内技术方案，大功率、大电流直流电机设计难题迎刃而解；

例如，一台在某个电压下需要240A电流工作的电机，如果设计一个绕组，那么，单股导线截面需要35mm²；供电电源也必须有800Ah的蓄电瓶配置；这样的设计与配置是很困难的。如果分成四定子设计，每个定子绕组保证60A电流工作，导线截面积只要9mm²就够了；铁心嵌线槽也就好设计了；200Ah蓄电瓶配4个也就满足要求了；而电机功率没有变化。

为了适应上述功能要求，本发明打破传统常规设计理念，改圆柱型常规设计为盘式结构设计；在一台电机内，设计两个转子和四个定子，组成四个平面型空气隙；转子旋转外径和定子外径相同，定子齿部及轭部截面积增大，磁路路径变短，磁路通畅，磁饱和得以避免，电机功率大幅度提高，扭矩大幅度增大；

每一个电枢绕组独立通电，都能够驱动转子旋转，输出机械功率；四个电枢绕组可以分别加载，也可以同时加载，还可以分别卸载，具有功率、扭矩相互叠加功能。

这样的驱动电机，可以适应汽车行车规律：车起步，或超车提速，或载重上坡时，四组可以同时加载，大功率运行；平坦路段行驶，四组可以分别卸载，只让一组或者两组工作，即可维持汽车匀速运动；

原来一组大容量蓄电瓶只能不间断工作，现在分成四组独立供电，可以轮流休息间歇工 作；电瓶使用安全以及使用寿命大幅度提高，使用成本下降。

发明内容：

改定、转子圆柱形气隙结构为定、转子平面型气隙结构，改一台电机仅有一个转子和一个定子为一台电机有两个转子和四个定子；四个定子，每一个定子绕组都可以驱动转子旋转，输出机械功率；四个定子，可以同时加载，也可以分别加载，还可以分别卸载。

本发明打破一台电机只有一个转子和一个定子的传统设计方法，实现一台电机有多个定子和多个转子的设计思路；打破圆柱型气隙设计方法，实现平面型气隙设计思路。

其好处是，四个定子可以实现功率、扭矩叠加，需要大功率就同时工作，需要小功率就让部分工作；一台电机四路控制，可以满足汽车行车需求，还可以起到备用动力作用；

定转子圆柱形气隙改为平面型气隙，转子旋转外径和定子外径相同，磁路又大为改善，功率极大提高，扭矩大幅度增大；定子用铁量大幅度减少，体积小、重量轻、比功率大；具体结构是

四个定子，两个转子；两个定子中间夹着一个转子；定、转子之间形成平面型空气隙；

四个定子，其中两个相背固定在机壳中部，另外两个分别固定在前后两个端盖；定子铁心端面开有嵌线槽，有效边在径向，槽深在轴向，沿圆周均布，电枢绕组就镶嵌在这里；

转子为永磁转子，稀土磁钢镶嵌在转子导磁体中，并通过极靴向左右两端面气隙提供相同极性和相同强度的多极气隙永磁场；

本发明实施例：

本发明包括：定子，转子，机壳，前、后端盖，电机轴，控制信号装置等；具体包括机壳，端盖，轴承、定子铁芯，电枢绕组，稀土磁钢，极靴、隔磁环、电机轴，紧固件，绕组引出线，控制信号装置等零部件；

本发明的技术方案是：

定子包括，电枢绕组和定子铁芯，以及绕组引出线等；

转子包括，稀土磁钢，导磁体、内外隔磁环，裸体粗导线等；

四个定子，其中两个相背装配在机壳中部位置，另两个定子分别装在前后端盖上；

通过一定的装配工艺，使电机轴，四个定子，两个转子，前、后端盖，和机壳装配，用紧固件固定，保证正确的装配关系和四个定转子气隙值；

本发明的有益效果：实现了无刷直流电机大功率、大电流设计；改变了电瓶配置，符合了汽车实际控制需要；一台电机实现功率和扭矩叠加；一台电机具有分别加载、同时加载、分别卸载控制功能，满足汽车行车需求；蓄电瓶避免了大容量配置，使用安全和使用寿命提高，配置成本和使用成本下降；体积减小，重量轻，比功率增大。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的总装结构示意图。

图中：电机轴(1)，前端盖(2)，后端盖(3)，定子(4)，转子(5)，机壳(6)，紧固件(7)，绕组引出线(8)，轴承(9)，前轴承压盖(10)，后轴承压盖(11)，控制信号装置(12)。

图2是本发明的转子结构示意图。

图中：内隔磁环(5-1)，外隔磁环(5-2)，导磁体(5-3)，稀土磁钢(5-4)，裸体粗导线(5-5)，紧定螺钉(5-6)。

具体实施方式：

定子铁心嵌线，焊接、整形、绑扎绕组引出线(8)，形成定子(4)；

用裸体粗导线(5-5)将导磁体(5-3)和内、外隔磁环(5-1)、(5-2)铆接为一块刚体，将稀土磁钢(5-4)内置并用紧定螺钉(5-6)固定在导磁体(5-3)中，形成转子(5)；

如图1所示，按照一定的工艺顺序，将两个定子(4)固定在机壳(6)中部位置；穿入电机轴(1)，通过电机轴(1)将两个转子(5)分别装配在中间两个定子(4)两侧；另两个定子(4)固定在前端盖(2)和后端盖(3)上，并将轴承(9)分别压入两个端盖轴承室；两个已经装配好定子(4)和轴承(9)的前后端盖(2)、(3)，分别从机壳(6)两端，通过电机轴(1)和机壳(6)装配，并用紧固件(7)固定；装配前、后两个轴承压盖(10)、(11)；控制信号装置(12)装配在电机轴(1)后端部和后轴承压盖(12)上；四组绕组引出线(8)分别从机壳(6)和前、后端盖(2)、(3)出线孔引出，并固定在机壳(6)适当位置；转动电机轴(1)，感觉转动灵活且无卡滞现象；至此，一台有四个平面气隙的双转子四驱动电动汽车专用大功率稀土永磁无刷直流电动机制造完成。

Claims (8)

1.一种双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，主要由机壳(6)，定子(4)，转子(5)，前、后端盖(2)和(3)，轴承(9)，电机轴(1)，紧固件(7)，绕组引出线(8)，电机控制信号装置(12)等零部件组成；其特征在于：一台电机中，有四个定子(4)和两个转子(5)；四个定子(4)和两个转子(5)形成四个平面型气隙多极永磁场。

2.根据权利要求1所述的双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于：四个定子(4)的嵌线槽开在其端面，槽深沿轴线方向，有效边在径向。

3.根据权利要求1和2所述的双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于，4个定子(4)中，其中两个定子(4)相背固定在机壳中部，另外两个定子(4)分别固定在前、后端盖(2)和(3)上。

4.根据权利要求1所述的一种双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于：转子(5)由稀土磁钢(5-4)，导磁体(5-3)，内、外隔磁环(5-1)、(5-2)，裸体粗导线(5-5)，紧定螺钉(5-6)组成；稀土磁钢(5-4)为方块型，内置在导磁体(5-3)中，并用紧定螺钉(5-6)固定。

5.根据权利要求1和4所述的一种双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于：导磁体(5-3)和内、外隔磁环(5-1)、(5-2)用裸体粗导线(5-5)铆接成一块刚体；裸体粗导线(5-5)和内、外隔磁环(5-1)(5-2)构成电机启动绕组和阻尼绕组。

6.根据权利要求1、4、5所述的一种双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于：两个转子(5)向两侧气隙同时提供极性相同、强度相同多极永磁场。

7.根据权利要求1所述的一种双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于，电机控制信号装置(12)设计在电机轴(1)后端盖(3)的出口处。

8.根据权利要求1所述的一种双转子四驱动稀土永磁无刷直流电动机，其特征在于，电机前、后端盖外端面设计有用于和汽车底盘安装固定的圆柱面结构及多个螺纹孔。

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