CN110676998A - 一种双转子电机结构 - Google Patents
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Abstract
一种双转子电机结构，包括机壳、设在所述机壳内的外转子、设在所述外转子内的定子及设在所述定子内的内转子，所述定子外壁均匀设有多个第一线圈凹槽，所述第一线圈凹槽内设有第一绕组，所述定子内壁均匀设有多个第一线圈凹槽，所述第一线圈凹槽内设有第二绕组，所述第一绕组和/或所述第二绕组为分布式绕组。按照本发明提供的双转子电机结构与现有技术相比具有如下优点：第一绕组和所述第二绕组均为分布式绕组，使得外转子和内转子的转矩脉动小，尤其对于本发明中定子位于外转子和内转子之间的电机结构，降低转矩脉动非常必要，有效避免外转子和内转子共振的现象，大大提高了本发明的稳定性，降低了电机能耗。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种双转子电机结构。
背景技术
传统的电动机一般只有一个定子和一个转子，无论是直流机、同步机还是异步机，都只有一个机械端口。随着科技的发展和市场需求，出现了双转子电机，这种电机具有两个机械轴，可以实现两个机械轴能量的独立传递或同步输出。这种新型电机极大的减小了设备的体积和重量，提高了工作效率，能很好的满足节能和调速的要求，有着优越的运行性能，因此，在许多领域有着很好的应用前景。
如申请号为201910101754.9，名称为一种双气隙磁场调制永磁电机公开了：包括复合转子和定子，复合转子由同轴心线的外转子、内转子以及端部圆盘组成，内转子套在外转子的内部，外转子和内转子的同一端端部通过端部圆盘固定连接；定子同轴心地位于外转子与内转子之间，定子由Ns个定子铁芯模块沿圆周均匀分布组成，Ns＝2*m，m为电机相数；在相邻的两个定子铁芯模块中间固定镶嵌有一个永磁磁钢，永磁磁钢沿定子的圆周切向磁化，相邻两个永磁磁钢磁化方向相反；每个定子铁芯模块是由径向截面在外层是U型模块和在内层是E型模块沿径向结合而成，连接部分是定子轭部，外层U型模块具有2个定子外电枢齿和1个外层凹槽，内层E型模块具有2个定子内电枢齿、1个中间辅助调制齿和2个内层凹槽；内、外层凹槽内放置三相集中式绕组，集中式绕组的单个线圈绕制于相邻两个定子铁芯模块的电枢齿及中间的永磁磁钢上。上述技术方案虽然是双气隙磁场，但其结构复杂，且永磁体用量较大，使用成本高，稳定性不好，集中式绕组造成的转矩脉动大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、电机的功率密度高、可靠性好的双转子电机结构。
按照本发明提供的双转子电机结构采用的主要技术方案为：包括机壳、设在所述机壳内的外转子、设在所述外转子内的定子及设在所述定子内的内转子，所述外转子和所述定子均为筒状结构，所述外转子、定子和内转子同轴心线设置；所述外转子上设有第一磁钢，所述外转子与所述定子之间形成有第一气隙；所述内转子上设有第二磁钢，所述内转子与所述定子之间形成有第二气隙；所述定子外壁均匀设有多个第一线圈凹槽，所述第一线圈凹槽内设有第一绕组，所述定子内壁均匀设有多个第二线圈凹槽，所述第二线圈凹槽内设有第二绕组，所述第一绕组和/或所述第二绕组为分布式绕组，所述第一线圈凹槽的容积大于所述第二线圈凹槽的容积。
本发明提供的双转子电机结构还采用如下附属技术方案：
所述第一磁钢靠近所述第一气隙的磁场方向与所述第二磁钢靠近所述第二气隙的磁场方向相反。
所述定子轭部均匀设有多个减重散热孔。
所述第一绕组和所述第二绕组的跨距相同。
所述第一绕组和所述第二绕组并联。
所述第一绕组的线圈匝数大于所述第二绕组的线圈匝数。
所述第一磁钢粘结在所述外转子的内壁上，或者所述外转子的内壁设有第一磁钢槽，所述第一磁钢插入所述第一磁钢槽；所述第二磁钢粘结在所述内转子的外壁上，或者所述内转子的内壁设有第二磁钢槽，所述第二磁钢插入所述第二磁钢槽。
所述第一磁钢与所述定子的外壁之间形成所述第一气隙，所述内转子的外壁与所述定子的内壁之间形成所述第二气隙。
所述第一线圈凹槽包括第一绕线腔、设在所述第一绕线腔及所述定子外壁之间的第一进线槽，所述第一进线槽的宽度小于所述第一绕线腔的宽度，所述第一绕组位于所述第一绕线腔中；所述第二线圈凹槽包括第二绕线腔、设在所述第二绕线腔及所述定子内壁之间的第二进线槽，所述第二进线槽的宽度小于所述第二绕线腔的宽度，所述第二绕组位于所述第二绕线腔中。
所述第一气隙沿径向长度范围为单边0.4-0.85mm，所述第二气隙沿径向长度范围为单边0.4-0.85mm。
还包括转子连接盘，所述外转子的一端位于所述机壳内，所述外转子的另一端与所述转子连接盘连接，所述内转子的一端位于所述机壳内，所述内转子的另一端与所述转子连接盘连接。
所述第一磁钢和所述第二磁钢数量相同并一一径向同轴线设置。
按照本发明提供的双转子电机结构与现有技术相比具有如下优点：第一绕组和所述第二绕组均为分布式绕组，使得外转子和内转子的转矩脉动小，尤其对于本发明中定子位于外转子和内转子之间的电机结构，降低转矩脉动非常必要，有效避免外转子和内转子共振的现象，大大提高了本发明的稳定性，降低了电机能耗；该结构使得所述第一绕组的线圈匝数大于所述第二绕组的线圈匝数，该种设置会使电机电密降低，发热小，稳定性好；所述第一绕组和所述第二绕组的跨距相同；使得内转子和外转子的功率差小、转矩差小，同步联动时，动力充沛，发热量小；所述第一绕组和所述第二绕组均为独立绕线；上述结构的双转子电机，保证第一绕组和第二绕组绕线后产生相同的极数，并且第一绕组和第二绕组独立绕线，最后每相的第一绕组和第二绕组可以通过串联或并联的方式连接，当第一绕组和第二绕组采用并联的方式时，可以用两套控制器分别控制第一绕组和第二绕组，外转子内转子独立运行，对电机转矩、功率解耦，使得电机不至于故障停机，确保电机运行系统安全运行。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明中的结构示意图。
图2是图1中A的放大图。
图3是本发明中第一绕组和第二绕组串联时的模拟示例图。
图4是本发明中外转子、内转子及转子连接板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1至图4，按照本发明提供的双转子电机结构实施例，包括机壳1、设在所述机壳1内的外转子2、设在所述外转子2内的定子3及设在所述定子3内的内转子4，所述外转子2和所述定子3均为筒状结构，所述外转子2、定子3和内转子4同轴心线设置；所述外转子2上设有第一磁钢5，所述外转子2与所述定子3之间形成有第一气隙71；所述内转子4上设有第二磁钢6，所述内转子4与所述定子3之间形成有第二气隙72；所述定子3外壁均匀设有多个第一线圈凹槽32，所述第一线圈凹槽32内设有第一绕组81，所述定子3内壁均匀设有多个第二线圈凹槽33，所述第二线圈凹槽33内设有第二绕组82，所述第一绕组81和/或所述第二绕组82为分布式绕组，本实施例中的所述第一绕组81和所述第二绕组82均为分布式绕组。使得外转子2和内转子4的转矩脉动小，尤其对于本发明中定子3位于外转子2和内转子4之间的电机结构，降低转矩脉动非常必要，有效避免外转子2和内转子4共振的现象，大大提高了本发明的稳定性，降低了电机能耗。所述定子3包括多个叠摞在一起的定子3冲片。所述外转子2与所述内转子4的直径之比为1.44－2.25，本实施例优选为1.8，方便定子的加工制造，缩小外转子2与内转子4的扭矩差，减小发热。所述第一线圈凹槽32的容积大于所述第二线圈凹槽33的容积，该结构使得所述第一绕组81的线圈匝数大于所述第二绕组82的线圈匝数。该种设置会使电机电密降低，发热小，稳定性好。所述第一绕组81和所述第二绕组82的跨距相同。使得内转子和外转子的功率差小、转矩差小，同步联动时，动力充沛，发热量小。所述第一绕组81和所述第二绕组82均为独立绕线。上述结构的双转子电机，保证第一绕组81和第二绕组82绕线后产生相同的极数，并且第一绕组81和第二绕组82独立绕线，最后每相的第一绕组81和第二绕组82可以通过串联或并联的方式连接，当第一绕组81和第二绕组82采用并联的方式时，可以用两套控制器分别控制第一绕组81和第二绕组82，外转子2和内转子4独立运行，对电机转矩、功率解耦，使得电机不至于故障停机，确保电机运行系统安全运行。
参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述第一磁钢5靠近所述第一气隙71的磁场方向与所述第二磁钢6靠近所述第二气隙72的磁场方向相反。所述第一磁钢5和所述第二磁钢6数量相同并一一径向同轴线设置。此方式为N-S式，电机的功率密度，效率会更高。
参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述定子3轭部均匀设有多个减重散热孔31。减重散热孔31的设置不仅能够提高本发明的散热效率，而且实现了定子3的自身减重，使得本发明能够输出更大的转矩与功率，提高电机转矩与功率密度。
根据本发明上述的实施例，所述第一绕组81和所述第二绕组82并联，可以用两套控制器分别控制第一绕组81和第二绕组82，外转子2和内转子4独立运行，对电机转矩、功率解耦，使得电机不至于故障停机。
参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述第一磁钢5粘结在所述外转子2的内壁上，或者所述外转子2的内壁设有第一磁钢槽，所述第一磁钢5插入所述第一磁钢槽；本实施例优选的采用第一磁钢5粘结在外转子2的内壁上，所述第一磁钢5与所述定子3的外壁之间形成所述第一气隙71。所述第二磁钢6粘结在所述内转子4的外壁上，或者所述内转子4的内壁设有第二磁钢槽，所述第二磁钢6插入所述第二磁钢槽。本实施例优选的在内转子4的内壁上设有第二磁钢槽，第二磁钢6插入第二磁钢槽，所述内转子4的外壁与所述定子3的内壁之间形成所述第二气隙72。该种结构有助与缩小本发明的体积，并且提高外转子2的散热效率，防止第一磁钢5退磁，保证电机安全运行，提高了本发明的可靠性，延长了本发明的使用寿命。
参见图2，根据本发明上述的实施例，所述第一线圈凹槽32包括第一绕线腔321、设在所述第一绕线腔321及所述定子3外壁之间的第一进线槽322，所述第一进线槽322的宽度小于所述第一绕线腔321的宽度，所述第一绕组81位于所述第一绕线腔321中；所述第二线圈凹槽33包括第二绕线腔331、设在所述第二绕线腔331及所述定子3内壁之间的第二进线槽332，所述第二进线槽332的宽度小于所述第二绕线腔331的宽度，所述第二绕组82位于所述第二绕线腔331中。该种结构的第一线圈凹槽32和第二线圈凹槽33，便于定子上的第一绕组81和第二绕组82的绝缘处理。
参见图1和图2，根据本发明上述的实施例，所述第一气隙71沿径向长度范围为单边0.4-0.85mm，本实施例优选为0.5mm。所述第二气隙72沿径向长度范围为单边0.4-0.85mm，本实施例优选为0.5mm。小气隙可以提高电机功率因数、减小磁阻。
参见图4，根据本发明上述的实施例，还包括转子连接盘9，所述外转子2的一端位于所述机壳1内，所述外转子2的另一端与所述转子连接盘9连接，所述内转子4的一端位于所述机壳1内，所述内转子4的另一端与所述转子连接盘9连接。内转子4与外转子2在运行时同步旋转，共同输出对应转矩，两个动力源进行绑定，出力大。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种双转子电机结构，包括机壳、设在所述机壳内的外转子、设在所述外转子内的定子及设在所述定子内的内转子，所述外转子和所述定子均为筒状结构，所述外转子、定子和内转子同轴心线设置；所述外转子上设有第一磁钢，所述外转子与所述定子之间形成有第一气隙；所述内转子上设有第二磁钢，所述内转子与所述定子之间形成有第二气隙；所述定子外壁均匀设有多个第一线圈凹槽，所述第一线圈凹槽内设有第一绕组，所述定子内壁均匀设有多个第二线圈凹槽，所述第二线圈凹槽内设有第二绕组，其特征在于：所述第一绕组和/或所述第二绕组为分布式绕组，所述第一线圈凹槽的容积大于所述第二线圈凹槽的容积。
2.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一磁钢靠近所述第一气隙的磁场方向与所述第二磁钢靠近所述第二气隙的磁场方向相反。
3.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述定子轭部均匀设有多个减重散热孔。
4.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一绕组和所述第二绕组的跨距相同。
5.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一绕组和所述第二绕组并联。
6.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一磁钢粘结在所述外转子的内壁上，或者所述外转子的内壁设有第一磁钢槽，所述第一磁钢插入所述第一磁钢槽；所述第二磁钢粘结在所述内转子的外壁上，或者所述内转子的内壁设有第二磁钢槽，所述第二磁钢插入所述第二磁钢槽。
7.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一线圈凹槽包括第一绕线腔、设在所述第一绕线腔及所述定子外壁之间的第一进线槽，所述第一进线槽的宽度小于所述第一绕线腔的宽度，所述第一绕组位于所述第一绕线腔中；所述第二线圈凹槽包括第二绕线腔、设在所述第二绕线腔及所述定子内壁之间的第二进线槽，所述第二进线槽的宽度小于所述第二绕线腔的宽度，所述第二绕组位于所述第二绕线腔中。
8.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一气隙沿径向长度范围为单边0.4-0.85mm，所述第二气隙沿径向长度范围为单边0.4-0.85mm。
9.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：还包括转子连接盘，所述外转子的一端位于所述机壳内，所述外转子的另一端与所述转子连接盘连接，所述内转子的一端位于所述机壳内，所述内转子的另一端与所述转子连接盘连接。
10.根据权利要求1所述的双转子电机结构，其特征在于：所述第一磁钢和所述第二磁钢数量相同并一一径向同轴线设置。
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