CN110492709B - 一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，涉及电机技术领域，转子背铁外壳体、定子绕组架体、转子背铁内壳体和驱动控制模块由外至内依次套设安装于定子支撑轴上，永磁体固定于转子背铁外壳体的内壁上，定子支撑轴上部安装有法兰，转子背铁外壳体的上端与法兰的上端卡接，转子背铁外壳体的下端与定子支撑轴转动连接，转子背铁内壳体的上端与法兰的下端固定连接，转子背铁内壳体与定子支撑轴转动连接，定子绕组架体的上端与法兰转动连接，定子绕组架体的下端与定子支撑轴固定连接。该电机的内外转子实现同步旋转，内外转子之间的定子便于固定，结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高，提高功率密度。

Description

一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机。

背景技术

航天事业在国防建设和国民生产中发挥着无可替代的作用，近年来随着微纳卫星、皮卫星、敏捷小卫星等微小型航天器的发展，对高功率密度、超低功耗、微小型化的执行机构的需求越来越迫切，电机作为姿控飞轮系统的核心部件，其性能直接影响姿控飞轮系统的精度、响应速度和稳定性。航天器的特殊工作环境决定了其对电机的功率密度、效率、环境适应性等有着严苛的要求。

现有对永磁电机的研究主要包括径向磁通永磁电机和轴向磁通永磁电机两类，径向磁通电机因其结构简单、易于进行电磁场分析，应用较为普遍。轴向磁通电机的结构复杂，但因其结构紧凑、散热好和较高的转矩密度，适用于对空间大小有所限定、性能要求较高的场合。

现有技术中，对复合磁通结构电机的研究越来越广泛。但现有技术对外转子结构的封闭气隙型复合结构电机的研究很少，特别在外转子结构、封闭型、三维气隙、复合磁通结构电机的情况下，内外转子之间的同步旋转很难实现。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，内外转子实现同步旋转，内外转子之间的定子便于固定，结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高，提高功率密度，除了适用于姿态控制飞轮系统外，还适用于其他高功率密度电机需求的领域。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，包括转子背铁外壳体、转子背铁内壳体、定子绕组架体、永磁体、定子支撑轴和驱动控制模块，所述转子背铁外壳体、所述定子绕组架体、所述转子背铁内壳体和所述驱动控制模块由外至内依次套设安装于所述定子支撑轴上，所述永磁体固定于所述转子背铁外壳体的内壁上，所述定子绕组架体的两侧均留有气隙，所述定子支撑轴上部安装有法兰，所述法兰与所述定子支撑轴间隙配合，所述转子背铁外壳体的上端与所述法兰的上端卡接，所述转子背铁外壳体的下端与所述定子支撑轴转动连接，所述转子背铁内壳体的上端与所述法兰的下端固定连接，所述转子背铁内壳体与所述定子支撑轴转动连接，所述定子绕组架体的上端与所述法兰转动连接，所述定子绕组架体的下端与所述定子支撑轴固定连接；所述定子绕组架体的内侧立体空间形成内侧三维气隙，所述定子绕组架体的外侧立体空间形成外侧三维气隙。

优选地，所述转子背铁外壳体包括由上至下依次连接的上部外转子背铁、中部外转子背铁和下部外转子背铁，所述上部外转子背铁上端与所述法兰的上端卡接，所述下部外转子背铁与所述定子支撑轴之间通过第一轴承形成转动连接。

优选地，所述上部外转子背铁的外侧形成第一边沿，通过螺钉将所述第一边沿与所述中部外转子背铁的上端进行固定，所述第一边沿的内侧设置有一个环形挡圈；所述下部外转子背铁的外侧形成第二边沿，通过螺钉将所述第二边沿与所述中部外转子背铁的下端进行固定。

优选地，所述永磁体包括上部永磁体、中部永磁体和下部永磁体，所述上部永磁体贴设于所述上部外转子背铁的内壁上，所述中部永磁体贴设于所述中部外转子背铁的内壁上，所述下部永磁体贴设于所述下部外转子背铁的内壁上。

优选地，所述转子背铁内壳体包括由上至下依次连接的上部内转子背铁、中部内转子背铁和下部内转子背铁，所述上部内转子背铁的上端与所述法兰的下端固定连接，所述上部内转子背铁上端与所述定子支撑轴之间通过第二轴承形成转动连接，所述下部内转子背铁下端与所述定子支撑轴之间通过第三轴承形成转动连接。

优选地，所述中部内转子背铁为圆筒形，所述中部内转子背铁的内侧壁上设置有多个凸起，所述凸起中设置有螺纹通孔，通过螺钉使得所述上部内转子背铁与所述凸起形成固定连接，通过螺钉使得所述下部内转子背铁与所述凸起形成固定连接。

优选地，所述定子绕组架体包括由上至下依次连接的上部定子绕组、中部定子绕组和下部定子绕组，所述上部定子绕组上端与所述法兰之间通过第四轴承形成转动连接，所述下部定子绕组下端与所述定子支撑轴固定连接。

优选地，所述法兰包括由上至下依次连接的方形中空轴、圆形中空轴、第一轴肩和连接板，所述第四轴承固定套设于所述圆形中空轴外，所述第一轴肩实现对所述第四轴承的轴向限位，所述上部外转子背铁上端中部设置有方形孔，所述方形孔与所述方形中空轴过渡配合，所述连接板通过螺钉与所述上部内转子背铁固定连接。

优选地，所述驱动控制模块包括多个驱动控制板，多个所述驱动控制板由上至下依次固定于所述定子支撑轴上。

优选地，所述定子支撑轴底部沿轴向方向开设有走线槽，所述驱动控制板、所述上部定子绕组、所述中部定子绕组和所述下部定子绕组的导线均由所述走线槽引出至所述转子背铁外壳体外部。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，转子背铁外壳体、定子绕组架体、转子背铁内壳体和驱动控制模块由外至内依次套设安装于定子支撑轴上，由此使得结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高；定子支撑轴上部安装有法兰，法兰与定子支撑轴间隙配合，转子背铁外壳体的上端与法兰的上端卡接，转子背铁外壳体的下端与定子支撑轴转动连接，转子背铁内壳体的上端与法兰的下端固定连接，转子背铁内壳体与定子支撑轴转动连接，定子绕组架体的上端与法兰转动连接，定子绕组架体的下端与定子支撑轴固定连接，由此实现定子绕组架体固定于定子支撑轴上，转子背铁外壳体和转子背铁内壳体之间通过法兰实现连接，使得转子背铁外壳体和转子背铁内壳体能够实现同步旋转，进而解决了内外转子无法同步旋转以及内外转子之间的定子难以固定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的高功率密度高效双三维气隙永磁电机的剖面图；

图2为本发明提供的高功率密度高效双三维气隙永磁电机的立体剖视图；

图3为本发明中的定子支撑轴的结构示意图；

图4为本发明中的法兰的结构示意图；

图5为本发明中的上部外转子背铁的结构示意图；

图6为本发明中的下部外转子背铁的结构示意图；

图7为本发明中的上部永磁体的结构示意图；

图8为本发明中的中部永磁体的结构示意图；

图9为本发明中的上部内转子背铁的结构示意图；

图10为本发明中的中部内转子背铁的结构示意图。

附图标记说明：1、定子支撑轴；101、第一主体轴；102、第二主体轴；103、环形凸起；104、走线槽；2、上部外转子背铁；201、第一边沿；202、环形挡圈；203、方形孔；3、中部外转子背铁；4、下部外转子背铁；5、上部永磁体；6、中部永磁体；7、下部永磁体；8、上部定子绕组；9、中部定子绕组；10、下部定子绕组；11、上部内转子背铁；12、中部内转子背铁；1201、凸起；1202、螺纹通孔；13、下部内转子背铁；14、驱动控制板；15、法兰；1501、方形中空轴；1502、圆形中空轴；1503、第一轴肩；1504、连接板；16、第一轴承；17、第二轴承；18、第三轴承；19、第四轴承；20、霍尔传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，内外转子实现同步旋转，内外转子之间的定子便于固定，结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高，提高功率密度，除了适用于姿态控制飞轮系统外，还适用于其他高功率密度电机需求的领域。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-2所示，本实施例提供一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，包括转子背铁外壳体、转子背铁内壳体、定子绕组架体、永磁体、定子支撑轴1和驱动控制模块，转子背铁外壳体、定子绕组架体、转子背铁内壳体和驱动控制模块由外至内依次套设安装于定子支撑轴1上，永磁体固定于转子背铁外壳体的内壁上，定子绕组架体的两侧均留有气隙，由此使得结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高；定子支撑轴1上部安装有法兰15，法兰15与定子支撑轴1间隙配合，转子背铁外壳体的上端与法兰15的上端卡接，转子背铁外壳体的下端与定子支撑轴1转动连接，转子背铁内壳体的上端与法兰15的下端固定连接，转子背铁内壳体与定子支撑轴1转动连接，定子绕组架体的上端与法兰15转动连接，定子绕组架体的下端与定子支撑轴1固定连接，由此实现定子绕组架体固定于定子支撑轴1上，转子背铁外壳体和转子背铁内壳体之间通过法兰15实现连接，使得转子背铁外壳体和转子背铁内壳体能够实现同步旋转，进而解决了内外转子无法同步旋转以及内外转子之间的定子难以固定的问题。当电机接入电源后，定子绕组架体上有电流流过，所产生的磁动势与永磁体产生的励磁磁场相互作用，形成电磁转矩，驱动电机以一定的转速运转。定子绕组架体的内侧立体空间形成内侧三维气隙，定子绕组架体的外侧立体空间形成外侧三维气隙。

转子背铁外壳体包括由上至下依次连接的上部外转子背铁2、中部外转子背铁3和下部外转子背铁4，上部外转子背铁2上端与法兰15的上端卡接，下部外转子背铁4与定子支撑轴1之间通过第一轴承16形成转动连接。

具体地，如图5-6所示，上部外转子背铁2的外侧形成第一边沿201，通过螺钉将第一边沿201与中部外转子背铁3的上端进行固定，第一边沿201的内侧设置有一个环形挡圈202；下部外转子背铁4的外侧形成第二边沿，通过螺钉将第二边沿与中部外转子背铁3的下端进行固定，在保证精度的前提下简化了加工工艺。通过设置环形挡圈202对中部外转子背铁3进行径向限位，进而保证上部外转子背铁2、中部外转子背铁3和下部外转子背铁4的同轴度，降低加工成本。需要说明的是，仅需在上部外转子背铁2或下部外转子背铁4其中之一上设置环形挡圈202即可，即也可以将环形挡圈202设置于下部外转子背铁4的第二边沿的内侧。

永磁体包括上部永磁体5、中部永磁体6和下部永磁体7，上部永磁体5采用表贴式结构粘贴于上部外转子背铁2的内壁上，中部永磁体6采用表贴式结构粘贴于中部外转子背铁3的内壁上，下部永磁体7采用表贴式结构粘贴于下部外转子背铁4的内壁上。

具体地，如图7-8所示，上部永磁体5包括多个依次设置的上部永磁块，中部永磁体6包括多个依次设置的中部永磁块，下部永磁体7包括多个依次设置的下部永磁块，相邻的两个上部永磁块之间充磁方向相反，相邻的两个中部永磁块之间充磁方向相反，相邻的两个下部永磁块之间充磁方向相反。上部永磁块的数量与下部永磁块的数量相同，且位置一一对应，位置正对的上部永磁块和下部永磁块之间充磁方向相同。

转子背铁内壳体包括由上至下依次连接的上部内转子背铁11、中部内转子背铁12和下部内转子背铁13，上部内转子背铁11的上端与法兰15的下端固定连接，上部内转子背铁11上端与定子支撑轴1之间通过第二轴承17形成转动连接，下部内转子背铁13下端与定子支撑轴1之间通过第三轴承18形成转动连接。

如图9-10所示，中部内转子背铁12为圆筒形，中部内转子背铁12的内侧壁上设置有多个凸起1201，凸起1201中设置有螺纹通孔1202，通过螺钉使得上部内转子背铁11与凸起1201形成固定连接，通过螺钉使得下部内转子背铁13与凸起1201形成固定连接，实现了电机的小型化、轻量化设计，提高了系统的响应速度，上部内转子背铁11和下部内转子背铁13通过螺钉与相应的均布于中部内转子背铁12表面的螺纹通孔1202连接，螺纹通孔1202两侧对称加工，在保证精度的前提下简化加工工艺。

定子绕组架体包括由上至下依次连接的上部定子绕组8、中部定子绕组9和下部定子绕组10，上部定子绕组8上端与法兰15之间通过第四轴承19形成转动连接，下部定子绕组10下端与定子支撑轴1固定连接，具体地，上部定子绕组8、中部定子绕组9和下部定子绕组10采用胶粘方式进行固定连接，下部定子绕组10与定子支撑轴1之间采用胶粘方式进行固定连接。具体地，上部定子绕组8、中部定子绕组9和下部定子绕组10为PCB绕组或空心杯绕组。定子绕组架体上安装有多个霍尔传感器20，于本具体实施例中，霍尔传感器20安装于中部定子绕组9上，但霍尔传感器20的位置不限于此。本实施例中的三个定子采用无铁心无齿槽结构，消除了定子齿组安装上的困难，取消了定子铁芯及相应铁损，可极大程度地减小电机体积和重量，提高功率密度。

具体地，PCB绕组包括直绕组、斜绕组、菱形绕组、六边形绕组、八边形绕组等形状，并且，柔性/硬性PCB绕组均可采用多层化设计。本实施例中PCB绕组的组合方式有多种，轴向-径向-轴向结构定子绕组可采用如：柔性-硬性-柔性PCB绕组、硬性-柔性-硬性PCB绕组、硬性-硬性-硬性PCB绕组、柔性-柔性-柔性PCB绕组等不同拓补结构。霍尔传感器20可置于任一层PCB绕组上，对转子位置进行检测，并不需要在每一层PCB绕组上放置相应的霍尔传感器20，大大减少了霍尔传感器20的用量。

如图4所示，法兰15包括由上至下依次连接的方形中空轴1501、圆形中空轴1502、第一轴肩1503和连接板1504，第四轴承19固定套设于圆形中空轴1502外，第一轴肩1503实现对第四轴承19的轴向限位；上部外转子背铁2上端中部设置有方形孔203，方形孔203与方形中空轴1501过渡配合，法兰15顶部的方形中空轴1501只承受周向扭转力矩，连接板1504通过螺钉与上部内转子背铁11固定连接。本实施例中采用方形孔203与方形中空轴1501过渡配合的连接方式，但不限于此种形状的方式连接，例如可采用三角形孔/轴、五角形孔/轴、六角形孔/轴的配合等非螺钉连接形式。

驱动控制模块包括多个驱动控制板14，多个驱动控制板14由上至下依次固定于定子支撑轴1上，具体地，采用胶粘方式将驱动控制板14固定于定子支撑轴1上。多层式结构的驱动控制板14可充分利用内腔空间，实现了电机的一体化和小型化设计。驱动控制板14包括主控板和驱动板，主控板实现信号采集、数据处理、算法实现、控制输出、对外通信等功能，驱动板接收主控板发来的控制信号，对控制信号进行功率放大，进而实现对电机的控制。

如图3所示，定子支撑轴1底部沿轴向方向开设有走线槽104，驱动控制板14、上部定子绕组8、中部定子绕组9和下部定子绕组10的导线均由走线槽104引出至转子背铁外壳体外部。具体地，走线槽104的长度需根据该复合式电机的几何尺寸进行设计。本实施例中通过设置多层式的驱动控制板14、定子支撑轴1上增设的走线槽104以及定子绕组架体上安装的霍尔传感器20，实现了电机、位置检测与驱动控制的集成化。

定子支撑轴1包括由上至下依次连接的第一主体轴101和第二主体轴102，第一主体轴101的外径小于第二主体轴102的外径，第一主体轴101和第二主体轴102之间形成第二轴肩，法兰15和第二轴承17套设于第一主体轴101上，第二轴肩实现对第二轴承17的轴向限位；第二主体轴102的下部设置有环形凸起103，环形凸起103的上下两侧分别设置有第三轴肩和第四轴肩，下部定子绕组10固定于环形凸起103上，第三轴承18套设于第二主体轴102上且位于环形凸起103上方，第三轴肩实现对第三轴承18的轴向限位，第一轴承16套设于第二主体轴102上且位于环形凸起103下方，第四轴肩实现对第一轴承16的轴向定位。

具体地，上部外转子背铁2、下部外转子背铁4、上部永磁体5、下部永磁体7、上部内转子背铁11、下部内转子背铁13、上部定子绕组8和下部定子绕组10均采用伞状结构，中部外转子背铁3、中部永磁体6、中部内转子背铁12和中部定子绕组9均采用圆筒形结构。通过使用伞状结构大大增加绕组和永磁体的用量，使电磁性能得以提升。需要说明的是，上述部件的结构不限于此，也可制成球形、封闭圆筒形等结构。

于本具体实施例中，上部外转子背铁2、下部外转子背铁4、上部内转子背铁11和下部内转子背铁13的材料使用硅钢片，但不限于此材料。上部永磁体5和下部永磁体7的材料可选择铷铁硼、铁氧体、钐钴中的一种，但不限于此，由于稀土永磁材料的磁性能优异，经过充磁后不再需要外加能量就能建立很强的永久磁场，与传统的电励磁相比不仅效率高，而且结构简单、运行可靠，还可做到体积小、重量轻。法兰15和定子支撑轴1由非磁性材料制成。

具体工作过程为：定子绕组架体接入三相交流电，电机内部产生旋转磁场，载流导体在磁场中受到电磁力的作用，产生电磁转矩，拖动下部外转子背铁4及下部永磁体7绕定子支撑轴1旋转；下部外转子背铁4通过螺钉与中部外转子背铁3连接，上部外转子背铁2通过螺钉与中部外转子背铁3连接，中部外转子背铁3和上部外转子背铁2随下部外转子背铁4同步旋转；法兰15的内腔采用中空的形式沿轴向套在定子支撑轴1上，与定子支撑轴1采用间隙配合。上部内转子背铁11与定子支撑轴1之间通过第二轴承17连接。连接上部外转子背铁2和上部内转子背铁11的法兰15可实现上部内转子背铁11随上部外转子背铁2同步旋转。下部内转子背铁13与定子支撑轴1之间通过第三轴承18连接，上部内转子背铁11通过螺钉与中部内转子背铁12连接，且中部内转子背铁12与下部内转子背铁13通过螺钉连接，中部内转子背铁12与下部内转子背铁13随上部内转子背铁11同步旋转。至此，本实施例中的双三维气隙永磁电机的内外转子实现同步旋转。定子支撑轴1固定不动，下部定子绕组10与定子支撑轴1之间固连，下部定子绕组10与中部定子绕组9固连进而实现中部定子绕组9的固定，上部定子绕组8与中部定子绕组9固连，且法兰15中部位置的第一轴肩1503实现对第四轴承19的轴向限位，第四轴承19与上部定子绕组8采用过渡配合，进而实现对上部定子绕组8的固定，至此，本实施例中的三维气隙永磁电机的定子绕组架体实现固定。

本实施例中包括上层轴向磁通电机模块、中间径向磁通电机模块和下层轴向磁通电机模块这三个电机模块，上层轴向磁通电机模块包括由外至内依次设置的上部外转子背铁2、上部永磁体5、上部定子绕组8和上部内转子背铁11，中间径向磁通电机模块包括由外至内依次设置的中部外转子背铁3、中部永磁体6、中部定子绕组9和中部内转子背铁12，下层轴向磁通电机模块包括由外至内依次设置的下部外转子背铁4、下部永磁体7、下部定子绕组10和下部内转子背铁13。

上部内转子背铁11、中部内转子背铁12和下部内转子背铁13不仅可用于增大气隙磁密，并且对驱动控制板14起到了磁屏蔽的作用，还实现了三个电机模块磁场的物理解耦，避免了轴向磁路与径向磁路的相互影响。同时三个电机模块的内转子部分与外转子部分同步旋转，大大降低了转子铁损。上部内转子背铁11与下部内转子背铁13只有垂直于相应定子绕组架体的磁力线通过，只需满足一定的机械强度即可。上部外转子背铁2和下部外转子背铁4与中部内转子背铁12和中部外转子背铁3的厚度需结合所采用磁钢的磁饱和特性以及机械强度要求进行设计。

本实施例中的复合结构气隙面积更大，空间利用率更高，机械装配更为便捷，双三维气隙永磁电机采用相互独立的磁路拓补结构，轴向和径向磁通不会相互干扰。轴向-径向-轴向的结构结合了轴向磁通电机和径向磁通电机的优点，在同等条件下，与单独的轴向磁通/径向磁通结构电机相比，能获得较高的转矩，同时提高可用空间的利用率，改善绕组的填充系数，因而获得较高的转矩密度，轴向和径向部件电气相关、磁性独立的结构能够减少逆变器或晶闸管的用量。

本实施例中涉及到的一系列电机组件间的过渡配合方式，有利于实现电机结构的稳固、小型化、轻量化和集成化，节约成本。从加工制造的复杂性上考虑，本实施例解决了此种形式的复合结构电机的内外转子之间的定子难以固定的问题，无铁心无齿槽结构消除了定子齿组装上的困难。此外，柔性PCB绕组多层以及形状和组合形式多样化的设计、驱动控制板14多层式结构的设计、电机多拓补结构的拓展、霍尔传感器20的位置多样化的设计，为电机设计过程提供更加灵活的选择。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，包括转子背铁外壳体、转子背铁内壳体、定子绕组架体、永磁体、定子支撑轴和驱动控制模块，所述转子背铁外壳体、所述定子绕组架体、所述转子背铁内壳体和所述驱动控制模块由外至内依次套设安装于所述定子支撑轴上，所述永磁体固定于所述转子背铁外壳体的内壁上，所述定子绕组架体的两侧均留有气隙，所述定子支撑轴上部安装有法兰，所述法兰与所述定子支撑轴间隙配合，所述转子背铁外壳体的上端与所述法兰的上端卡接，所述转子背铁外壳体的下端与所述定子支撑轴转动连接，所述转子背铁内壳体的上端与所述法兰的下端固定连接，所述转子背铁内壳体与所述定子支撑轴转动连接，所述定子绕组架体的上端与所述法兰转动连接，所述定子绕组架体的下端与所述定子支撑轴固定连接；所述定子绕组架体的内侧立体空间形成内侧三维气隙，所述定子绕组架体的外侧立体空间形成外侧三维气隙。

2.根据权利要求1所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述转子背铁外壳体包括由上至下依次连接的上部外转子背铁、中部外转子背铁和下部外转子背铁，所述上部外转子背铁上端与所述法兰的上端卡接，所述下部外转子背铁与所述定子支撑轴之间通过第一轴承形成转动连接。

3.根据权利要求2所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述上部外转子背铁的外侧形成第一边沿，通过螺钉将所述第一边沿与所述中部外转子背铁的上端进行固定，所述第一边沿的内侧设置有一个环形挡圈；所述下部外转子背铁的外侧形成第二边沿，通过螺钉将所述第二边沿与所述中部外转子背铁的下端进行固定。

4.根据权利要求3所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述永磁体包括上部永磁体、中部永磁体和下部永磁体，所述上部永磁体贴设于所述上部外转子背铁的内壁上，所述中部永磁体贴设于所述中部外转子背铁的内壁上，所述下部永磁体贴设于所述下部外转子背铁的内壁上。

5.根据权利要求4所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述转子背铁内壳体包括由上至下依次连接的上部内转子背铁、中部内转子背铁和下部内转子背铁，所述上部内转子背铁的上端与所述法兰的下端固定连接，所述上部内转子背铁上端与所述定子支撑轴之间通过第二轴承形成转动连接，所述下部内转子背铁下端与所述定子支撑轴之间通过第三轴承形成转动连接。

6.根据权利要求5所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述中部内转子背铁为圆筒形，所述中部内转子背铁的内侧壁上设置有多个凸起，所述凸起中设置有螺纹通孔，通过螺钉使得所述上部内转子背铁与所述凸起形成固定连接，通过螺钉使得所述下部内转子背铁与所述凸起形成固定连接。

7.根据权利要求6所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述定子绕组架体包括由上至下依次连接的上部定子绕组、中部定子绕组和下部定子绕组，所述上部定子绕组上端与所述法兰之间通过第四轴承形成转动连接，所述下部定子绕组下端与所述定子支撑轴固定连接。

8.根据权利要求7所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述法兰包括由上至下依次连接的方形中空轴、圆形中空轴、第一轴肩和连接板，所述第四轴承固定套设于所述圆形中空轴外，所述第一轴肩实现对所述第四轴承的轴向限位，所述上部外转子背铁上端中部设置有方形孔，所述方形孔与所述方形中空轴过渡配合，所述连接板通过螺钉与所述上部内转子背铁固定连接。

9.根据权利要求8所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述驱动控制模块包括多个驱动控制板，多个所述驱动控制板由上至下依次固定于所述定子支撑轴上。

10.根据权利要求9所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述定子支撑轴底部沿轴向方向开设有走线槽，所述驱动控制板、所述上部定子绕组、所述中部定子绕组和所述下部定子绕组的导线均由所述走线槽引出至所述转子背铁外壳体外部。

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