CN110417218A - 双定子轴向磁通开关磁链永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，包括外壳、定子、转子和转动轴，所述外壳由第一端盖和第二端盖对称布置组装而成，所述第一端盖和第二端盖内侧焊接有端盖板，形成封闭的液冷空间；两个所述定子安装在端盖板环形槽内，所述定子由永磁体，定子线圈和定子铁芯组成；所述转子由转子支架、转子盖板和转子铁芯组成；所述转动轴通过两个轴承安装在所述外壳的轴孔内，并通过过盈配合与转子刚性连接为一体。本发明将轴向磁通永磁电机与开关磁链永磁电机的特点相结合，使永磁体在定子上而转子上仅有导磁部件，简化了转子的加工装配工艺，降低了冷却难度。

Description

双定子轴向磁通开关磁链永磁电机

技术领域

本发明涉及一种双定子轴向磁通开关磁链永磁电机。

背景技术

轴向磁通永磁电机是一种磁场从轴向穿过气隙，完成机电能量转换的装置。一方面它具有永磁电机高功率密度、高效率的特点，同时比径向电机的结构更加紧凑，并且由于其外形更加扁平，适合使用在一些对外形有特殊要求的场合，例如车辆使用的轮毂电机。

另一方面，开关磁链永磁电机是一种通过磁链方向切换进行工作的电机，当转子转过一个转子极时，为一个电周期。这种电机的特点在于永磁体在定子上，利用定转子的凸机性实现磁链方向的切换。转子上仅有导磁部件，这样转子结构简单。而轴向磁通电机的一个工艺难点就是转子部件的安装。如将开关磁链永磁电机与轴向磁通永磁电机相结合，便可以很好的简化轴向磁通电机的转子工艺难度。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的上述弊端，简化轴向磁通永磁电机的转子工艺难度。

为达到上述目的，本发明提供1、一种双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，包括外壳、定子、转子和转动轴，其特征在于：

所述外壳为内有容置空间的圆盘状壳体，外壳中心开有一轴孔，转动轴穿过所述轴孔并与所述外壳形成可转动连接，所述定子与转子容纳在所述容置空间内，所述转子与所述转动轴可同步转动地连接，两个所述定子固定在外壳上，并分布在所述转子的两侧。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：所述外壳靠近定子的一侧内凹形成有液冷空间，所述液冷空间的内侧各用一个端盖板予以封闭，所述端盖板与所述定子形成传热连接。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：所述端盖板的内侧表面具有环形槽，所述定子嵌设于所述环形槽内。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：所述液冷空间呈环形，在液冷空间中设有挡水条以延长流路，其中一条挡水条沿径向将流路截断，在截断位置的一侧设有进水口，另一侧设有出水口。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：数个所述挡水条呈辐射状布置，在相邻的两个挡水条中，其中一个挡水条靠径向外侧布置，另一个挡水条靠径向内侧布置，使所述流路呈曲折式分布。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：所述挡水条呈螺旋状布置。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：所述定子由永磁体，定子线圈和定子铁芯组成，所述定子铁芯为具有数个径向凹槽的环形体，永磁体和定子线圈镶嵌在所述凹槽内，每个永磁铁与其两侧的定子铁芯为一组，每一组的外侧饶设有所述定子线圈。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：用于镶嵌永磁体的凹槽深度比用于镶嵌定子线圈11的凹槽更深。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：所述转子包括转子支架、转子盖板和转子铁芯，转子支架与所述转动轴4紧配合连接，转子铁芯卡合在所述转子支架与所述转子盖板之间形成固定，并能够与所述转子支架一同转动。

所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其中：转子铁芯由硅钢片从内往外卷曲而成，其形状呈圆环状且两侧均具有径向凸起，每一侧的径向凸起的个数为电机的极对数；

所述转子支架的内层圆环与所述转动轴紧配合连接，所述转子支架还具有外层圆环以及固定在外层圆环的径向内侧的扇形筋板，转子铁芯通过过渡配合装配在转子支架上，转子铁芯一侧的径向凸起位于转子支架的扇形筋板形成的空隙处；所述转子支架与转子铁芯通过键与键槽的配合，而对转子铁芯进行周向定位；

所述转子盖板具有外环和固定在外环的径向内侧的数个扇形翅板，所述转子盖板的外环通过过盈配合扣装在转子支架的外层圆环上，扇形翅板抵接于转子铁芯相反于转子支架的一侧，并且转子铁芯另一侧的径向凸起位于转子盖板的扇形翅板形成的空隙处，使转子支架、转子铁芯和转子盖板固定在一起。

本发明的有益效果是：

1.提出一种轴向磁通开关磁链永磁电机，永磁体在定子上，转子上仅有导磁部件，简化了转子的制造和装配工艺；

2.主要的发热部件都在定子上，通过在第一端盖和第二端盖设置水冷可以对电机的定子及转动轴同时进行冷却，简化了水冷布置工艺；

3.转子支架过盈装配的结构对转子铁芯进行固定，部件数量少，可靠性高；

4.转子铁芯采用硅钢片卷曲而成，损耗低。

附图说明

图1为本发明提供的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机的结构图；

图2a、图2b、图2c分别为第一端盖左视图、剖面视图和右视图；

图3a、图3b分别为端盖板的右视图与剖面视图；

图4a、图4b分别为定子的右视图与剖面视图；

图5为定子铁芯的立体图；

图6a、图6b分别为转子的右视图与剖面视图；

图7为转子铁芯的立体图；

图8a、图8b分别为转子支架的右视图与剖面视图；

图9a、9b、9c分别为转子盖板的立体图、右视图与剖面视图；

图10为另一种第一端盖的右视图；

图11为另一种第一端盖的左视图；

图12为另一种转子支架的右视图。

附图标记说明：1-第一端盖；101-通孔；102-液冷空间；2-第二端盖；201-螺纹孔；202-液冷空间；3-端盖板；4-转动轴；5-轴承；6-定子；7-转子；8-挡水条；9-环形槽；10-永磁体；11-定子线圈；12-定子铁芯；连接部121；13-转子支架；131-内层圆环；132-中层圆环；133-外层圆环；134-扇形筋板；135-键；14-转子盖板；141-外环；142-扇形翅板；15-转子铁芯；151-径向凸起；152-键槽；16-进水口；17-出水口。

具体实施方式

以下将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按真实比例绘制的。

请参阅图1，在本实例中，本发明提供一种双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，包括外壳、定子6、转子7和转动轴4，其中：

所述外壳为内有容置空间的圆盘状薄壁壳体，由第一端盖1和第二端盖2对称布置组装而成，外壳中心开有一贯穿第一端盖1和第二端盖2的轴孔，转动轴4的两端各通过一个轴承5与第一端盖1以及第二端盖2形成可转动连接，所述容置空间内容纳有定子6和转子7，转子7通过紧配合与所述转动轴4的中段固定连接。

结合图1、图2a-图2c所示，所述第一端盖1周向均匀设置有十个通孔101；所述第二端盖2相对位置设置十个螺纹孔201，使所述第一端盖1与第二端盖2可通过螺栓连接组装为一体。为节省空间，所述第一端盖1在通孔101处设置有凹陷以构成沉孔。

而且，所述第一端盖1以及第二端盖2的内侧均内凹形成有环形的液冷空间102、202，所述液冷空间102、202的内侧各用一个端盖板3予以封闭(优选采用焊接连接)，为了延长换热液体在液冷空间102、202内的流动距离，在液冷空间102、202的壁面上设有数个挡水条8，在本实施例中，是在所述第一端盖1的环形内表面设置有所述数个挡水条8，所述数个挡水条8呈辐射状布置，在相邻的两个挡水条8中，其中一个挡水条8靠径向外侧布置，另一个挡水条靠径向内侧布置，使液冷空间102、202中的流路呈曲折式分布；其中一条挡水条8的径向两端完全封档在顶壁与轴孔孔壁之间，将环形的流路截断，在截断位置的一侧设有进水口16，另一侧设有出水口17，可促使换热液体形成更有效地流动。通过换热液体流经整个流路，可完成对第一端盖1、第二端盖2、轴承5及定子6的冷却。

所述第二端盖2与第一端盖1结构基本相同，唯一区别在于两者连接处，第一端面设置十个通孔101，而第二端盖在相对位置设置了十个螺纹孔201。

请参阅图3a、图3b，是所述端盖板3的结构示意图，在所述端盖板3内侧(未封闭一侧)表面具有环形槽9，用于安装定子6。两个所述定子6分别安装在第一端盖1和第二端盖2的端盖板3上的环形槽内9。

请参阅图4a、图4b、图5，所述定子6由永磁体10，定子线圈11和定子铁芯12组成，每个永磁铁10与其两侧的定子铁芯12为一组，每一组的外侧绕设有所述定子线圈11；如图5所示，所述定子铁芯12为具有数个径向凹槽的环形体，永磁体10和定子线圈11镶嵌在所述凹槽内。用于镶嵌永磁体10的凹槽深度较深，定子铁芯12连接部121只有2-3mm厚度，而用于镶嵌定子线圈11的凹槽较浅，其需保证一定的轭部厚度用来提供磁场的穿过路径。所述定子铁芯12上的凹槽形状为梯形，靠近轴心位置的边长较短，远离轴心位置的边长较长，所述永磁体10的形状与凹槽形状相适应。

请参阅图6a、图6b，所述转子7包括转子支架13、转子盖板14和转子铁芯15，转子支架13与所述转动轴4紧配合连接，转子铁芯15卡合在所述转子支架13与所述转子盖板14之间形成固定，并能够与所述转子支架13一同转动。

请参阅图7，转子铁芯15由硅钢片从内往外卷曲而成，其形状呈圆环状且两侧均具有径向凸起151，每一侧的径向凸起151的个数为电机的极对数。同时，所述转子铁芯15内圆处设有一键槽152。

请参阅图8a、图8b，在本实例中，所述转子支架13具有三层圆环，其中内层圆环131与所述转动轴4紧配合连接，转动轴4还具有阶梯状的轴肩，用于轴向定位内层圆环131。所述内层圆环131与中层圆环132之间具有辐射状长方体竖筋，中层圆环132和外层圆环133间设有扇形筋板134，转子铁芯15通过过渡配合装配在转子支架13上时，转子铁芯15一侧的径向凸起151位于转子支架13的扇形筋板134形成的空隙处。所述转子支架13中层圆环132上还具有凸起的键135，可与转子铁芯15内圆上的键槽152配合，对转子铁芯15进行周向定位。

请参阅图9，所述转子盖板14具有外环141和固定在外环141的径向内侧的数个扇形翅板142，所述转子盖板14的外环141通过过盈配合扣装在转子支架13的外层圆环133上，扇形翅板142抵接于转子铁芯15相反于转子支架13的一侧，并且转子铁芯15另一侧的径向凸起151位于转子盖板14的扇形翅板142形成的空隙处，使转子支架13、转子铁芯15和转子盖板14三者固定在一起。

在上述实施例的基础上，本发明还有一些替代方案，例如：

请参阅图10，第一端盖1和第二端盖2内表面的挡水条8采用螺旋状布置，呈螺旋状布置的挡水条8使进水口16和出水口17之间的水道呈迷宫状，更增加了冷却水与端盖的接触面积。

请参阅图11，第一端盖1和第二端盖2的螺栓连接处采用了具有凸缘的设计，更有利于减轻端盖的重量。

请参阅图12，转子支架13取消内层圆环131与中层圆环132之间的辐射状长方体竖筋，并将内层圆环131与中层圆环132连为一体以提高结构强度。

最后，可知本发明的优点为，通过将轴向磁通永磁电机与开关磁链永磁电机的特点相结合，使永磁体在定子上，而转子上仅有导磁部件，不仅简化了转子的加工装配工艺，同时还降低了冷却难度。并且由于转子铁芯由硅钢片卷曲而成，其损耗低，且转子部件少，装配简单，也提高了其可靠性。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，包括外壳、定子、转子和转动轴，其特征在于：

所述外壳为内有容置空间的圆盘状壳体，外壳中心开有一轴孔，转动轴穿过所述轴孔并与所述外壳形成可转动连接，所述定子与转子容纳在所述容置空间内，所述转子与所述转动轴可同步转动地连接，两个所述定子固定在外壳上，并分布在所述转子的两侧。

2.根据权利要求1所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：所述外壳靠近定子的一侧内凹形成有液冷空间，所述液冷空间的内侧各用一个端盖板予以封闭，所述端盖板与所述定子形成传热连接。

3.根据权利要求2所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：所述端盖板的内侧表面具有环形槽，所述定子嵌设于所述环形槽内。

4.根据权利要求2所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：所述液冷空间呈环形，在液冷空间中设有挡水条以延长流路，其中一条挡水条沿径向将流路截断，在截断位置的一侧设有进水口，另一侧设有出水口。

5.根据权利要求4所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：数个所述挡水条呈辐射状布置，在相邻的两个挡水条中，其中一个挡水条靠径向外侧布置，另一个挡水条靠径向内侧布置，使所述流路呈曲折式分布。

6.根据权利要求4所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：所述挡水条呈螺旋状布置。

7.根据权利要求1所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：所述定子由永磁体，定子线圈和定子铁芯组成，所述定子铁芯为具有数个径向凹槽的环形体，永磁体和定子线圈镶嵌在所述凹槽内，每个永磁铁与其两侧的定子铁芯为一组，每一组的外侧绕设有所述定子线圈。

8.根据权利要求7所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：用于镶嵌永磁体的凹槽深度比用于镶嵌定子线圈的凹槽更深。

9.根据权利要求1所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：所述转子包括转子支架、转子盖板和转子铁芯，转子支架与所述转动轴紧配合连接，转子铁芯卡合在所述转子支架与所述转子盖板之间形成固定，并能够与所述转子支架一同转动。

10.根据权利要求9所述的双定子轴向磁通开关磁链永磁电机，其特征在于：转子铁芯由硅钢片从内往外卷曲而成，其形状呈圆环状且两侧均具有径向凸起，每一侧的径向凸起的个数为电机的极对数；

所述转子支架的内层圆环与所述转动轴紧配合连接，所述转子支架还具有外层圆环以及固定在外层圆环的径向内侧的扇形筋板，转子铁芯通过过渡配合装配在转子支架上，转子铁芯一侧的径向凸起位于转子支架的扇形筋板形成的空隙处；所述转子支架与转子铁芯通过键与键槽的配合，而对转子铁芯进行周向定位；

所述转子盖板具有外环和固定在外环的径向内侧的数个扇形翅板，所述转子盖板的外环通过过盈配合扣装在转子支架的外层圆环上，扇形翅板抵接于转子铁芯相反于转子支架的一侧，并且转子铁芯另一侧的径向凸起位于转子盖板的扇形翅板形成的空隙处，使转子支架、转子铁芯和转子盖板固定在一起。