CN112072864A - 一种双定子永磁同步电机的安装方法及其制作的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双定子永磁同步电机的安装方法及其制作的电机，包括机壳、主轴、第一端盖、第二端盖、转子磁轭、内定子组件、外定子组件以及轴承；在所述机壳的内圆周上套装外定子组件；在所述第二端盖的内侧内延伸管上套装所述内定子组件；在所述转子磁轭的内外两侧嵌设内磁瓦和外磁瓦，然后套接在所述主轴上；将所述主轴套设在所述第二端盖中、并在端部设置轴承进行支撑和连接；安装机壳后将所述第一端盖套设在所述主轴上并使其端部与所述机壳预连接，同时安装轴承；紧固后即完成电机主体部件的安装；本安装方法简单，易于操作，整体结构稳定可调，安装结构清晰，不仅方便小批量人工组装生产，也能够适应大批量自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及到电动机、发电机技术领域，具体涉及到一种双定子永磁同步电机的安装方法及其制作的电机。
背景技术
随着能源危机和环保问题的日益突出变化，传统的感应交流异步电机(电动机、发电机)正逐步被永磁高效电机所取代，但市场上所见的永磁高效电机，因只有一个定子，内定子或外定子，用永磁体的一个极做功，效率低、功率输出密度小，在转换效率、功率密度，比能量等方面还有很大的提升空间。
中国实用新型专利(公开号：CN207184290U)在2018年公开了一种双定子永磁同步电动机，有机体前、后端盖，机体后端盖有中轴，外定子固定在机壳上，内定子固定在中轴上。转子输出端盖轴承、转子前端盖轴承装在中轴上；转子后端盖、转子输出端盖上有装磁瓦组合的磁瓦槽；所述磁瓦组合是每个磁瓦套内装一片磁瓦所形成的组合；转子输出端盖与输出轴为一体式结构，转子输出端盖套在转子输出端盖轴承上。该电动机通过双定子的设置能够提高输出功率，但是存在以下问题：(1)转子结构复杂，需要转子后端盖及输出端盖配合安装，导致整个转子的安装和制作难度增加；(2)转子与机壳后端盖之间还设有多组轴承进行支撑，转子在旋转时明显会存在阻力，具有能量损失；(4)所述内定子处于相对密封的空间内，散热不佳，而且需要开设内定子出线孔；(5)这种结构的转子轴向尺寸较大，不利于电机整体尺寸的控制。
这种结构转子的双定子永磁同步电动机，安装、组装的难度较大，不易于保持旋转部件的同轴度和轴向间距的调整。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种双定子永磁同步电机的安装方法及其制作的电机。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种双定子永磁同步电机的安装方法，所述安装方法包括如下步骤：
步骤一：准备电机的主体部件，包括机壳、主轴、第一端盖、第二端盖、转子磁轭、内定子组件、外定子组件以及轴承；
步骤二：在所述机壳的内圆周上套装外定子组件并固定，安装完成后待用；在所述第二端盖的内侧内延伸管上套装所述内定子组件并固定，安装完成后待用；
步骤三：在所述转子磁轭的轴向部分的内外两侧分别均匀嵌设内磁瓦和外磁瓦，然后将所述转子磁轭的径向部分套接在所述主轴上并固定，安装完成后待用；
步骤四：将所述步骤三中安装有所述转子磁轭的所述主轴套设在所述第二端盖中、并在端部设置轴承进行支撑和连接；使所述内定子组件与所述内磁瓦相对应设置并保持间隙；
步骤五：将所述机壳预连接在所述第二端盖的内侧，使所述外定子组件与所述外磁瓦相对应设置并保持间隙；随后将所述第一端盖套设在所述主轴上并使其端部与所述机壳预连接，同时在所述第一端盖与所述主轴之间安装轴承；
步骤六：对所述主轴、所述转子磁轭、所述第二端盖、所述第一端盖及所述机壳的轴向位置进行微调，间隙及间距达到预设要求后，通过螺栓或螺杆将所述第二端盖、所述第一端盖与所述机壳紧固连接，即完成电机主体部件的安装。
本双定子永磁同步电机的安装方法简单，易于操作，整体结构稳定可调，安装结构清晰，部件间不产生运动干涉，不仅方便小批量人工组装生产，也能够适应大批量自动化生产；本电机适合于电动机、发电机等各种永磁同步驱动的场合。
进一步的，所述内定子组件和所述外定子组件均包括定子绕组的安装与对应过程，所述所述内定子组件和所述外定子组件的线路分别在所述步骤五和所述步骤六中通过走线孔引至所述机壳的外部。
进一步的，一种通过上述双定子永磁同步电机的安装方法制作的电机，包括机壳，以及连接在所述机壳两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上套设有主轴，所述主轴贯穿所述第一端盖并向所述第二端盖的方向延伸；所述第二端盖的内侧设有内延伸管，所述内延伸管套设在所述主轴上并与所述主轴保持间隙；所述内延伸管向所述第一端盖的方向延伸并与所述第一端盖保持间距，所述主轴位于所述间距处连接有转子磁轭；所述转子磁轭包括套接在所述主轴上的径向部分，以及平行与所述主轴的轴向部分，所述转子磁轭的轴向部分的内外两侧分别设有若干内磁瓦和外磁瓦；若干所述内磁瓦对应的设置有内定子组件，所述内定子组件套装在所述内延伸管上，若干所述外磁瓦对应的设置有外定子组件，所述外定子组件套装在所述机壳的内圆周上。
通过将本结构的所述转子磁轭直接套装连接在所述主轴上，能够形成整体结构，不仅方便整体安装，还能够确保动力传输和旋转传输的同步性和稳定性；避免了转子与主轴之间还设置转动部件，避免整个转子部件(包括转子磁轭、内外磁瓦等)连接或接触主轴之外的运动部件，减少了能量损失及旋转阻力；
所述主轴的两端分别通过轴承与第一端盖和第二端盖连接，其能够起到旋转支撑的作用，而且所述转子磁轭整体上处于所述主轴的偏中部位置，整体的平衡性较好，主轴旋转的稳定性也能够保证，电机抖动和噪音的问题也会较小。
所述转子磁轭靠近所述第二端盖的一侧是具有一圈规整的开口的，既方便安装、线路走线，也便于间隙和距离调整，同时为所述内定子组件提供了连通整个机壳内部的散热空间，有利于提高内定子组件的运转性能。
通过内外磁瓦，及内外定子组件的共同作用，明显提升了电机输出功率的能量密度，有利于提升整个电机的效率和功率。
进一步的，所述转子磁轭为一体成型结构，所述轴向部分靠近与所述主轴连接处一侧的尺寸大于靠近与所述轴向部分连接处一侧的尺寸；所述轴向部分与所述径向部分90度弯折连接处圆弧过渡设置。
进一步的，所述内磁瓦和所述外磁瓦一一对应的安装在所述转子磁轭的内外两侧上，若干所述内磁瓦与若干所述外磁瓦均为等间距的中心对称设置；所述内磁瓦的弧向尺寸小于所述外磁瓦的弧向尺寸。
进一步的，所述外定子组件包括外定子和缠绕在所述外定子上的外绕组，所述外定子螺接安装在所述机壳的内圆周面上，所述外绕组对应所述外磁瓦设置并保持间隙；所述内定子组件包括内定子和缠绕在所述内定子上的内绕组，所述内定子螺接安装在所述内延伸管的外圆周面上，所述内绕组对应所述内磁瓦设置并保持间隙。
进一步的，所述主轴与所述第一端盖和所述第二端盖之间分别安装有轴承，所述轴承分别设置在所述主轴的轴肩和轴端处。
进一步的，所述第一端盖与所述第二端盖的内侧分别相对的设有挡圈，所述机壳的内圆周面的两端分别抵接在所述挡圈上；所述机壳、所述第一端盖、所述第二端盖通过若干轴向贯穿的螺栓或螺杆螺接固定。
进一步的，所述内延伸管一体成型在所述第二端盖上，所述内延伸管的外圆周为阶梯结构，所述内定子组件套装在所述阶梯结构上；所述内延伸管的内圆周与所述第二端盖的侧壁过渡处设有凹槽。
进一步的，所述主轴、所述转子磁轭、所述内定子组件和所述外定子组件均共轴线设置；所述主轴与所述转子磁轭为一体成型结构或通过键连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本双定子永磁同步电机结构及操作方法简单实用，易于制作和安装，整体结构稳定可调，安装结构清晰，部件间不产生运动干涉，不仅方便小批量人工组装生产，也能够适应大批量自动化生产；适合于电动机、发电机等各种永磁同步驱动的场合；2、转子与主轴直接连接，避免整个转子部件连接或接触主轴之外的运动部件，减少了能量损失及旋转阻力；3、所述转子磁轭的设置既方便安装、线路走线，也便于间隙和距离调整，同时为所述内定子组件提供了连通整个机壳内部的散热空间，有利于提高内定子组件的运转性能；4、通过内外磁瓦，及内外定子组件的共同作用，明显提升了电机输出功率的能量密度，有利于提升整个电机的效率和功率；5、采用本结构的转子磁轭既能够确保连接的稳定性也能够减小电机的尺寸和重量，以获取更高了传输功率和效率；同时避免了应力集中，能够分散应力，减少受力不均产生的抖动问题。
附图说明
图1为本发明一种双定子永磁同步电机的局部结构剖视示意图；
图2为本发明一种双定子永磁同步电机的转子磁轭与内外磁瓦部分的截面结构示意图；
图3为本发明一种双定子永磁同步电机的第二端盖的结构示意图；
图4为图1中A处的放大示意图；
图中：1、机壳；2、第一端盖；3、第二端盖；4、主轴；5、内延伸管；6、转子磁轭； 601、径向部分；602、轴向部分；7、内磁瓦；8、外磁瓦；9、内定子组件；901、内定子； 902、内绕组；10、外定子组件；1001、外定子；1002、外绕组；11、第一轴承；12、第二轴承；13、挡圈；14、阶梯结构；15、凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一：
如图1～图4所示，一种双定子永磁同步电机的安装方法，所述安装方法包括如下步骤：
步骤一：准备电机的主体部件，包括机壳1、主轴4、第一端盖2、第二端盖3、转子磁轭6、内定子组件9、外定子组件10以及轴承；
步骤二：在所述机壳1的内圆周上套装外定子组件10并固定，安装完成后待用；在所述第二端盖3的内侧内延伸管5上套装所述内定子组件9并固定，安装完成后待用；
步骤三：在所述转子磁轭6的轴向部分602的内外两侧分别均匀嵌设内磁瓦7和外磁瓦8，然后将所述转子磁轭6的径向部分套接在所述主轴4上并固定，安装完成后待用；
步骤四：将所述步骤三中安装有所述转子磁轭6的所述主轴4套设在所述第二端盖3 中、并在端部设置第二轴承12进行支撑和连接；使所述内定子组件9与所述内磁瓦7相对应设置并保持间隙；
步骤五：将所述机壳1预连接在所述第二端盖3的内侧，使所述外定子组件10与所述外磁瓦8相对应设置并保持间隙；随后将所述第一端盖2套设在所述主轴4上并使其端部与所述机壳1预连接，同时在所述第一端盖2与所述主轴4之间安装第一轴承11；此时所述机壳的两端刚好卡合并固定在所述挡圈13上；
步骤六：对所述主轴4、所述转子磁轭6、所述第二端盖3、所述第一端盖2及所述机壳1的轴向位置进行微调，间隙及间距达到预设要求后，通过螺杆将所述第二端盖3、所述第一端盖2与所述机壳1紧固连接，即完成电机主体部件的安装。
上述安装步骤简单实用，易于操作，旋转部件的同轴度一致性好，能够人工操作也可以机器操作，还能够分模块组合安装后，再装配在一起，能够提高装配效率。
实施例二：
本实施例提供了实施例一中的安装方法制作的电机。
如图1和图2所示，一种双定子永磁同步电机，包括机壳1，以及连接在所述机壳1两端的第一端盖2和第二端盖3，所述第一端盖2上套设有主轴4，所述主轴4贯穿所述第一端盖2并向所述第二端盖3的方向延伸；所述第二端盖3的内侧设有内延伸管5，所述内延伸管5套设在所述主轴4上并与所述主轴4保持间隙；所述内延伸管5向所述第一端盖2的方向延伸并与所述第一端盖2保持间距，所述主轴4位于所述间距处连接有转子磁轭6；所述转子磁轭6包括套接在所述主轴4上的径向部分601，以及平行与所述主轴4 的轴向部分602，所述转子磁轭6的轴向部分602的内外两侧分别设有若干内磁瓦7和外磁瓦8；若干所述内磁瓦7对应的设置有内定子组件9，所述内定子组件9套装在所述内延伸管5上，若干所述外磁瓦8对应的设置有外定子组件10，所述外定子组件10套装在所述机壳1的内圆周上。
本双定子永磁同步电机结构简单，易于制作和安装，整体结构稳定可调，安装结构清晰，部件间不产生运动干涉，不仅方便小批量人工组装生产，也能够适应大批量自动化生产；本电机适合于电动机、发电机等各种永磁同步驱动的场合。
通过将本结构的所述转子磁轭6直接套装连接在所述主轴4上，能够形成整体结构，不仅方便整体安装，还能够确保动力传输和旋转传输的同步性和稳定性；避免了转子与主轴4之间还设置转动部件，避免整个转子部件(包括转子磁轭、内外磁瓦等)直接连接或接触主轴4之外的运动部件，减少了能量损失及旋转阻力；
所述主轴4的两端分别通过轴承与第一端盖2和第二端盖3连接，其能够起到旋转支撑的作用，而且所述转子磁轭6整体上处于所述主轴4的偏中部位置，整体的平衡性较好，主轴4旋转的稳定性也能够保证，电机抖动和噪音的问题也会较小。
所述转子磁轭6靠近所述第二端盖3的一侧是具有一圈规整的开口的，既方便安装、线路走线，也便于间隙和距离调整，同时为所述内定子组件9提供了连通整个机壳内部的散热空间，有利于提高内定子组件的运转性能。
通过内外磁瓦，及内外定子组件的共同作用，提升了电机输出功率的能量密度，能够提升整个电机的效率和功率50％以上。
进一步的，所述转子磁轭6为一体成型结构，所述径向部分601靠近与所述主轴4连接处一侧的尺寸大于靠近与所述轴向部分602连接处一侧的尺寸；所述轴向部分602与所述径向部分601之间90度弯折连接处圆弧过渡设置。
所述转子磁轭6与所述主轴4连接部分的尺寸较大，能够确保连接的稳定性；其它部位尺寸小一些能够减小转子磁轭6的体积和重量，特别是安装内外磁瓦处的轴向部分厚度较小，从而减小电机的尺寸和重量，以获取更高了传输功率和效率；
所述轴向部分602和径向部分601一体设置，减少了转子磁轭6组装的复杂程度，也能够保证作为整体的传递性能；圆弧过渡的设置，避免了应力集中，能够分散应力，减少受力不均产生的抖动问题。
进一步的，所述内磁瓦7和所述外磁瓦8一一对应的安装在所述转子磁轭6的内外两侧上，若干所述内磁瓦7与若干所述外磁瓦8均为等间距的中心对称设置；所述内磁瓦7的弧向尺寸略小于所述外磁瓦8的弧向尺寸。均布、对称以及对应的设置，使得电机结构合理、平衡，功率输出既密实又均衡。
进一步的，所述外定子组件10包括外定子1001和缠绕在所述外定子1001上的外绕组1002，所述外定子1001螺接安装在所述机壳1的内圆周面上，所述外绕组1002对应所述外磁瓦8设置并保持间隙。
进一步的，所述内定子组件9包括内定子901和缠绕在所述内定子901上的内绕组902，所述内定子901螺接安装在所述内延伸管5的外圆周面上，所述内绕组902对应所述内磁瓦7设置并保持间隙。
所述内定子901和所述外定子1001上均设有供绕组缠绕的绕线槽，这些绕线槽分别为径向的中心对称设置，分别与内磁瓦7和外磁瓦8对应；优选的，每个所述内磁瓦7对应2个半绕线槽；每个所述外磁瓦8对应3个半绕线槽；以使所述转子磁轭6能够获得更加高密度的功率输出。
进一步的，所述主轴4与所述第一端盖2和所述第二端盖3之间分别安装有第一轴承 11和第二轴承12，所述第一轴承11分别设置在所述主轴4主体上的轴肩处，所述第二轴承12设置在所述主轴4端部的轴肩处。
进一步的，所述第一端盖2与所述第二端盖3的内侧分别相对的设有挡圈13，所述机壳1的内圆周面的两端分别抵接在所述挡圈13上；所述机壳1、所述第一端盖2、所述第二端盖3通过若干轴向贯穿的螺杆螺接固定。
在装配组装时，所述挡圈13能够起到支撑和预连接的作用，所述机壳1能够卡合在所述挡圈13上，调整好位置后，再螺接固定。
进一步的，如图3和图4所示，所述内延伸管5一体成型在所述第二端盖3上，所述内延伸管5的外圆周为阶梯结构14，所述内定子组件9套装在所述阶梯结构14上；所述内延伸管5的内圆周与所述第二端盖3的侧壁过渡处设有凹槽15，所述凹槽15处安装所述第二轴承12。
阶梯结构14的设置便于安装内定子901，能够减少内定子901的轴向移动；所述凹槽 15便于卡合和安装轴承，为轴承提供了让位空间。
进一步的，所述主轴4、所述转子磁轭6、所述内定子组件9和所述外定子组件10均共轴线设置；所述主轴4与所述转子磁轭6为一体成型结构。以确保这些部件的同轴度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种双定子永磁同步电机的安装方法，其特征在于，所述安装方法包括如下步骤：
步骤一：准备电机的主体部件，包括机壳、主轴、第一端盖、第二端盖、转子磁轭、内定子组件、外定子组件以及轴承；
步骤二：在所述机壳的内圆周上套装外定子组件并固定，安装完成后待用；在所述第二端盖的内侧内延伸管上套装所述内定子组件并固定，安装完成后待用；
步骤三：在所述转子磁轭的轴向部分的内外两侧分别均匀嵌设内磁瓦和外磁瓦，然后将所述转子磁轭的径向部分套接在所述主轴上并固定，安装完成后待用；
步骤四：将所述步骤三中安装有所述转子磁轭的所述主轴套设在所述第二端盖中、并在端部设置轴承进行支撑和连接；使所述内定子组件与所述内磁瓦相对应设置并保持间隙；
步骤五：将所述机壳预连接在所述第二端盖的内侧，使所述外定子组件与所述外磁瓦相对应设置并保持间隙；随后将所述第一端盖套设在所述主轴上并使其端部与所述机壳预连接，同时在所述第一端盖与所述主轴之间安装轴承；
步骤六：对所述主轴、所述转子磁轭、所述第二端盖、所述第一端盖及所述机壳的轴向位置进行微调，间隙及间距达到预设要求后，通过螺栓或螺杆将所述第二端盖、所述第一端盖与所述机壳紧固连接，即完成电机主体部件的安装。
2.根据权利要求1所述的双定子永磁同步电机的安装方法，其特征在于，所述内定子组件和所述外定子组件均包括定子绕组的安装与对应过程，所述所述内定子组件和所述外定子组件的线路分别在所述步骤五和所述步骤六中通过走线孔引至所述机壳的外部。
3.一种如权利要求1所述的双定子永磁同步电机的安装方法制作的电机，其特征在于，包括机壳，以及连接在所述机壳两端的第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上套设有主轴，所述主轴贯穿所述第一端盖并向所述第二端盖的方向延伸；所述第二端盖的内侧设有内延伸管，所述内延伸管套设在所述主轴上并与所述主轴保持间隙；所述内延伸管向所述第一端盖的方向延伸并与所述第一端盖保持间距，所述主轴位于所述间距处连接有转子磁轭；所述转子磁轭包括套接在所述主轴上的径向部分，以及平行与所述主轴的轴向部分，所述转子磁轭的轴向部分的内外两侧分别设有若干内磁瓦和外磁瓦；若干所述内磁瓦对应的设置有内定子组件，所述内定子组件套装在所述内延伸管上，若干所述外磁瓦对应的设置有外定子组件，所述外定子组件套装在所述机壳的内圆周上。
4.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述转子磁轭为一体成型结构，所述轴向部分靠近与所述主轴连接处一侧的尺寸大于靠近与所述轴向部分连接处一侧的尺寸；所述轴向部分与所述径向部分90度弯折连接处圆弧过渡设置。
5.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述内磁瓦和所述外磁瓦一一对应的安装在所述转子磁轭的内外两侧上，若干所述内磁瓦与若干所述外磁瓦均为等间距的中心对称设置；所述内磁瓦的弧向尺寸小于所述外磁瓦的弧向尺寸。
6.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述外定子组件包括外定子和缠绕在所述外定子上的外绕组，所述外定子螺接安装在所述机壳的内圆周面上，所述外绕组对应所述外磁瓦设置并保持间隙；所述内定子组件包括内定子和缠绕在所述内定子上的内绕组，所述内定子螺接安装在所述内延伸管的外圆周面上，所述内绕组对应所述内磁瓦设置并保持间隙。
7.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述主轴与所述第一端盖和所述第二端盖之间分别安装有轴承，所述轴承分别设置在所述主轴的轴肩和轴端处。
8.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述第一端盖与所述第二端盖的内侧分别相对的设有挡圈，所述机壳的内圆周面的两端分别抵接在所述挡圈上；所述机壳、所述第一端盖、所述第二端盖通过若干轴向贯穿的螺栓或螺杆螺接固定。
9.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述内延伸管一体成型在所述第二端盖上，所述内延伸管的外圆周为阶梯结构，所述内定子组件套装在所述阶梯结构上；所述内延伸管的内圆周与所述第二端盖的侧壁过渡处设有凹槽。
10.根据权利要求3所述的安装方法制作的电机，其特征在于，所述主轴、所述转子磁轭、所述内定子组件和所述外定子组件均共轴线设置；所述主轴与所述转子磁轭为一体成型结构或通过键连接。
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