CN108512380A - 一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机 - Google Patents

一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机 Download PDF

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Abstract

一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，属于电机技术领域。本发明解决的技术问题是：电机运行效率低，内外气隙磁密匹配性差，输出转矩低，调速性能差的问题。本发明内转子与外转子均为永磁结构，定子采用环形绕组，轴套筒转动套装在电机轴上，电机轴右端穿出轴套筒，内转子固定套装在轴套筒上，定子套装在内转子外部两者留有间隙，定子通过固定支架与电机轴固定连接，外转子套装在定子外部两者留有间隙，外转子的左端通过第一法兰盘及第一轴承与轴套筒连接，外转子的右端通过第二法兰盘及第二轴承与电机轴连接，永磁同步电动机还包括电磁联动装置，内转子与外转子经电磁联动装置实现同向转动。本发明可应用于混合动力汽车驱动系统。

Description

一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机
技术领域
本发明涉及一种永磁同步电动机，具体涉及一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，属于电机技术领域。
背景技术
现有双转子永磁电动机多采用传统叠绕组，为对转式结构，车用时需要万向节和减速装置。电动机无定子结构，将原电机定子作为外转子，内转子采用永磁结构，利用作用力和反作用力的原理，内外转子作反向运动，通过万向节装置使内外转子沿同向旋转；应用于混合动力汽车时万向节和减速装置，既增大了所占空间，又不能充分利用输出转矩；内外转子永磁体均为表贴式，凸极率较低，调速性能较差，持续续航能力低，难以满足电机高效率运行的标准。且叠绕组产生的磁场同时提供给内转子和外转子时，不能使内外气隙磁密均达到合理值，难以满足双转子永磁同步电动机的设计要求。
因此，亟待设计一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机结构，以解决电机运行效率低，内外气隙磁密匹配性差，输出转矩低，调速性能差的问题。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此，本发明的目的是针对现有技术存在的电机运行效率低，内外气隙磁密匹配性差，输出转矩低，调速性能差的问题，进而提出了一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机。
本发明所采取的方案为：一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，包括轴套筒、内转子、电机轴、外转子、定子和固定支架，所述内转子与外转子均为永磁结构，定子采用环形绕组，所述轴套筒转动套装在电机轴上，电机轴右端穿出轴套筒，内转子固定套装在轴套筒上，定子套装在内转子外部两者留有间隙，定子通过固定支架与电机轴固定连接，外转子套装在定子外部两者留有间隙，外转子的左端通过第一法兰盘及第一轴承与轴套筒连接，外转子的右端通过第二法兰盘及第二轴承与电机轴连接，所述双转子永磁同步电动机还包括电磁联动装置，内转子与外转子经电磁联动装置实现同向转动。
进一步地：所述电磁联动装置包括第一摩擦片、衔铁、电磁铁、弹簧、滑动套、固定套、衔铁座和第二摩擦片；所述滑动套滑动安装在轴套筒上，固定套固定安装在轴套筒上，滑动套和固定套左右布置且两者通过弹簧连接，滑动套通过连杆与第一摩擦片连接，第二摩擦片安装在第一法兰盘内侧，第一摩擦片与第二摩擦片左右布置且两者之间留有间隙，所述衔铁通过衔铁座安装在第一摩擦片的内侧，电磁铁安装在定子的左端，电磁铁的安装位置与衔铁对应。
进一步地：所述定子采用硅钢片叠压成型，冲片内外径两侧开槽，环形绕组呈矩形环绕定子的内侧槽和外侧槽，两个外侧槽共用一个内侧槽，环形绕组引出线经电机轴的内空腔引出。
进一步地：所述内转子内环形开设有多个V型槽，V型槽内置有内永磁体，内转子上还环形开设有多个隔磁通风孔。
进一步地：所述外转子的内侧表面贴有外永磁体。
本发明所达到的效果为：
1、本发明的一个目的在于，提出一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，该环形绕组内外转子和定子两侧槽分别实现电磁耦合，提高了绕组利用率，减小端部长度、漏磁及漏抗；增大电机的输出转矩，提高运行效率。
2、本发明的一个目的在于，提出一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，该内转子永磁体内置式V型并设置隔磁通风孔，减小了永磁体及铁心材料的用量，并改善了气隙磁密波形，提高了电机的弱磁调速能力，可解决混合动力汽车续航的问题。
3、本发明的一个目的在于，提出一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，该电磁联动装置可连接内外转子，重载时，该装置吸合，使内外转子共同带动负载输出较大转矩，显著提升了电机的过载能力。
4、本发明的另一个目的在于，提出一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，该电机适用性广泛，可应用于混合动力汽车、混合舰船推进、矿山机械和电动汽车轮毂电机等驱动系统中，性能良好。
附图说明
图1是本发明带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机结构示意图；
图2是本发明带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机的内转子和外转子结构示意图；
图3是本发明带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机定子结构示意图；
图4是本发明带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机环形绕组结构示意图；
图5是本发明带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机电磁联动装置结构示意图；
图中：1、第二轴承；2、轴套筒；3、第一摩擦片；4、衔铁；5、电磁铁；6、弹簧；7、外转子；8、外永磁体；9、定子；10、内转子；11、电机轴；12、固定支架；13、第二法兰盘；14、环形绕组；15、内永磁体；16、电磁联动装置；17、隔磁通风孔；18、第一轴承；19、第一法兰盘；20、滑动套；21、固定套；22、第二摩擦片；23、衔铁座。
具体实施方式
为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
实施例：参见图1-图5，本实施方式的一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，包括轴套筒2、内转子10、电机轴11、外转子7、定子9和固定支架12，所述内转子10与外转子7均为永磁结构，定子9采用环形绕组，所述轴套筒2转动套装在电机轴11上，电机轴11右端穿出轴套筒2，内转子10固定套装在轴套筒2上，定子9套装在内转子10外部两者留有间隙，定子9通过固定支架12与电机轴11固定连接，外转子7套装在定子9外部两者留有间隙，外转子7的左端通过第一法兰盘19及第一轴承18与轴套筒2连接，外转子7的右端通过第二法兰盘13及第二轴承1与电机轴11连接，所述双转子永磁同步电动机还包括电磁联动装置16，内转子10与外转子7经电磁联动装置16实现同向转动。所述电机轴11固定不动，内外转子通过轴承和轴套筒旋转。
更具体地：所述电磁联动装置16包括第一摩擦片3、衔铁4、电磁铁5、弹簧6、滑动套20、固定套21、衔铁座23和第二摩擦片22；所述滑动套20滑动安装在轴套筒2上，固定套21固定安装在轴套筒2上，滑动套20和固定套21左右布置且两者通过弹簧6连接，滑动套20通过连杆与第一摩擦片3连接，第二摩擦片22安装在第一法兰盘19内侧，第一摩擦片3与第二摩擦片22左右布置且两者之间留有间隙，所述衔铁4通过衔铁座23安装在第一摩擦片3的内侧，电磁铁5安装在定子9的左端，电磁铁5的安装位置与衔铁4对应。内外转子通过电磁联动装置进行连接，电磁联动装置吸合双转子共同输出转矩；电磁联动装置不动作，内外转子分别输出转矩。
更具体地：所述定子9采用硅钢片叠压成型，冲片内外径两侧开槽，一个内侧槽分别对应两个外侧槽，环形绕组14呈矩形环绕定子9的内侧槽和外侧槽，两个外侧槽共用一个内侧槽，环形绕组14引出线经电机轴11的内空腔引出。
更具体地：所述内转子10内环形开设有多个V型槽，V型槽内置有内永磁体15，内转子10上还环形开设有多个隔磁通风孔17。
更具体地：所述外转子的内侧表面贴有外永磁体8。
本实施例定子以环形绕组替代传统叠绕组，电动机的内转子和外转子共用一套环形绕组，定子冲片一个内侧槽对应两个外侧槽，既减小了绕组端部长度，又提高了绕组利用率；双转子结构中内转子永磁体采用内置式V型并设置隔磁通风孔，外转子为表贴式。双转子永磁结构减小永磁体及铁心材料的用量，效率高，同时提高了电动机的散热性能和调速性能；内外转子同向旋转，可应用于混合动力汽车驱动系统。电动机在重载时，通过控制电磁联动装置使内外转子相联，共同带动负载输出较大转矩，可显著提高电动机的过载能力。
本实施例带电磁联动装置的双转子永磁同步电动机定子绕组为环形绕组形式，绕组线端经固定轴内部空腔引出；定子内槽和外槽均为梯形槽，通过端部的支架进行固定。环形绕组既可减小绕组端部长度，又提高了利用率。
本实施例带电磁联动装置的双转子永磁同步电动机轴固定不动，内转子通过轴承和套筒旋转，外转子通过轴承及法兰盘旋转，内外转子转速相同并沿同一方向旋转。
本实施例电机内外转子经电磁联动装置连接，当电动机重载时，通过控制电磁联动装置使电磁铁通电，衔铁转动，两个摩擦片在衔铁推动下咬合在一起，实现内外转子连接，共同带动负载输出较大转矩，可显著提高电动机的过载能力。
其中，定子9的结构如图3所示，定子硅钢片叠压成型，冲片两侧开梯形槽，内槽为24个，外槽为48个，通过固定支架固定在电机轴上。环形绕组14呈矩形环绕定子的内侧槽和外侧槽，两个定子外侧槽共用一个内侧槽，绕组引出线经电机轴内空腔引出。
内转子10和外转子7如图2所示。内转子永磁体采用内置式V型并设置隔磁通风孔17，永磁体槽端部采用空气隔磁。电动机的轴11固定不动，内转子与轴套筒2连接，轴套筒在轴承1的作用下带动内转子旋转。外转子永磁体采用粘结剂固定工艺和磁钢套套接固定工艺相结合，具有工艺流程简单、自动化程度高、尺寸精度要求高、适合电机高速运转等优点。外转子与法兰盘固定，在轴承的作用下旋转。
电磁联动装置16如图5所示，电磁联动装置未吸合时，内外转子沿同向以相同转速旋转；电磁联动装置需要吸合时，控制电磁铁通电，电磁铁在通电情况下具有磁性吸合衔铁转动，两个摩擦片在衔铁的推动下咬合在一起，实现内外转子连接，共同带动负载输出转矩。
虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，其特征在于：包括轴套筒(2)、内转子(10)、电机轴(11)、外转子(7)、定子(9)和固定支架(12)，所述内转子(10)与外转子(7)均为永磁结构，定子(9)采用环形绕组，所述轴套筒(2)转动套装在电机轴(11)上，电机轴(11)右端穿出轴套筒(2)，内转子(10)固定套装在轴套筒(2)上，定子(9)套装在内转子(10)外部两者留有间隙，定子(9)通过固定支架(12)与电机轴(11)固定连接，外转子(7)套装在定子(9)外部两者留有间隙，外转子(7)的左端通过第一法兰盘(19)及第一轴承(18)与轴套筒(2)连接，外转子(7)的右端通过第二法兰盘(13)及第二轴承(1)与电机轴(11)连接，所述双转子永磁同步电动机还包括电磁联动装置(16)，内转子(10)与外转子(7)经电磁联动装置(16)实现同向转动。
2.根据权利要求1所述的一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，其特征在于：所述电磁联动装置(16)包括第一摩擦片(3)、衔铁(4)、电磁铁(5)、弹簧(6)、滑动套(20)、固定套(21)、第二摩擦片(22)和衔铁座(23)；所述滑动套(20)滑动安装在轴套筒(2)上，固定套(21)固定安装在轴套筒(2)上，滑动套(20)和固定套(21)左右布置且两者通过弹簧(6)连接，滑动套(20)通过连杆与第一摩擦片(3)连接，第二摩擦片(22)安装在第一法兰盘(19)内侧，第一摩擦片(3)与第二摩擦片(22)左右布置且两者之间留有间隙，所述衔铁(4)通过衔铁座(23)安装在第一摩擦片的内侧，电磁铁(5)安装在定子(9)的左端，电磁铁(5)的安装位置与衔铁(4)对应。
3.根据权利要求1或2所述的一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，其特征在于：所述定子(9)采用硅钢片叠压成型，冲片内外径两侧开槽，环形绕组(14)呈矩形环绕定子(9)的内侧槽和外侧槽，两个外侧槽共用一个内侧槽，环形绕组(14)引出线经电机轴(11)的内空腔引出。
4.根据权利要求3所述的一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，其特征在于：所述内转子(10)内环形开设有多个V型槽，V型槽内置有内永磁体(15)，内转子(10)上环形开设有多个隔磁通风孔(17)。
5.根据权利要求4所述的一种带电磁联动装置的环形绕组双转子永磁同步电动机，其特征在于：所述外转子的内侧表面贴有外永磁体(8)。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Ai Mengmeng

Inventor after: Xu Yongming

Inventor after: Jia Guoqiang

Inventor after: Li Guo

Inventor after: Zhao Diyuan

Inventor after: Xue Xiangfeng

Inventor before: Xu Yongming

Inventor before: Jia Guoqiang

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Inventor before: Li Guo

Inventor before: Zhao Diyuan

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GR01 Patent grant
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