CN113162352A - 一种双控制端口一体式高效盘式电机 - Google Patents

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葛浩锐
郭保成
邱鑫
杨建飞
金振
赵文娟
白晨光
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Abstract

本发明公开了一种双控制端口一体式高效盘式电机，包括转动轴，固定套设于转动轴上的转子，以及设置于转子轴向上一侧的第一定子和设置于转子轴向另一侧的第二定子，所述转动轴穿过第一定子和第二定子并与两者相转动配合，所述第一定子及第二定子的外侧分别套设有第一端盖及第二端盖，所述第一定子和第一端盖、第二定子和第二端盖之间采用过盈配合，其中第一定子和转子可以构成一台电动机，第二定子和转子也可以构成一台电动机，在使用过程中通过对电机两个控制端口的合理配合控制，可以实现电机的更高效率。

Description

一种双控制端口一体式高效盘式电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种双控制端口一体式高效盘式电机。
背景技术
当前大部分车辆驱动系统，尤其是新能源车辆的驱动系统的结构主要是由中央主驱电机、减速器及传统轴驱动车轮，其中驱动电机是核心零部件之一。早期的电驱系统以直流电机为主，目前主要有感应电机、永磁电机和开关磁阻电机等。相较于其他永磁种类电机，永磁电机因其具有功率密度、效率、功率因数较高优点，已成为新能源驱动电机的一个重要研究方向。近年来，永磁同步电机的结构主要有径向磁通式、轴向磁通式和横向磁通式。作为轴向磁通式的永磁同步电机有诸多优于径向电机的特点，如拥有较小的纵横比时，轴向磁通电机具有更高的转矩密度、更好的散热和更小的体积，这种结构的电机非常适合对空间限制较小的摩托车领域，同时轴向磁通电机还可沿用径向电机的控制方式，开发风险小，具有较大的市场潜力。
但目前双控制端口一体式高效盘式电机较少，现在市场上出现的大部分都是单个电动机作为车辆的驱动电机，其调速范围很宽。而根据电机的效率map图，常见的普通电机只有在某一转速和转矩条件下效率较高，而在其他工况下电机的效率会有所降低。
为此，如何解决上述现有技术存在的不足，是本发明研究的课题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一体式高效盘式电机。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种双控制端口一体式高效盘式电机，包括转动轴，固定套设于转动轴上的转子，以及设置于转子轴向上一侧的第一定子和设置于转子轴向另一侧的第二定子，所述转动轴穿过第一定子和第二定子并与两者相转动配合，所述第一定子及第二定子的外侧分别套设有第一端盖及第二端盖，所述第一定子和第一端盖、第二定子和第二端盖之间采用过盈配合，其中第一定子和第二定子可以采用不同槽数组合，或者相同槽数但槽口、气隙长度等参数不同。
上述方案中，所述第一端盖、第二端盖分别和转动轴之间通过轴承相连。
上述方案中，所述转子沿其周向均匀设置有多个由磁钢形成的磁极，多个磁极的N极和S极交替设置。
上述方案中，转子由磁钢和转子铁芯组成，磁钢的N和S极交替安装，磁钢厚度由以下公式决定：
Bg＝(0.6～0.8)Br
式中，Bg为电机空载工作点磁通密度，Br为为永磁体剩磁密度。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：本发明的一种双控制端口一体式高效盘式电机，电机在其轴向依次设置第一定子、转子、第二定子，其中第一定子和转子可以构成一台电动机，第二定子和转子也可以构成一台电动机，在使用过程中通过对电机两个控制端口的合理配合控制，可以实现电机的更高效率。
附图说明
图1为本发明的电机结构示意图；
图2为电机第一定子示意图；
图3为电机转子示意图；
图4为端盖示意图；
图5为转动轴结构示意图；
图6为第一定子与转子及第二定子与转子构成的两台电机的效率map图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例：参见图1-6，一种双控制端口一体式高效盘式电机，如图1所示，包括转动轴6，固定套设于转动轴6上的转子3，以及设置于转子3轴向上一侧的第一定子2和设置于转子3轴向另一侧的第二定子4，所述转动轴6穿过第一定子2和第二定子4并与两者相转动配合，所述第一定子2及第二定子4的外侧分别套设有第一端盖1及第二端盖5，所述第一定子2和第一端盖1、第二定子 4和第二端盖5之间采用过盈配合，以实现两者之间的紧密机械连接；
所述第一端盖1、第二端盖5分别和转动轴6之间通过轴承相连，轴承分别安装在第一端盖1及第二端盖5的安装位置13处。
如图2所示，所述第一定子2、第二定子4由电枢绕组9和定子铁芯(7，8) 组成，电枢绕组9通入三相交流电后，电枢绕组9和定子铁芯(7，8)共同产生轴向的旋转电枢磁场，定子铁芯(7，8)由硅钢片叠压而成，电枢绕组9绕于定子铁芯(7，8)上；
所述转子3和转动轴6之间机械相连，转子3由磁钢和转子铁芯组成，磁钢的N和S极交替安装，磁钢厚度由以下公式决定：
Bg＝(0.6～0.8)Br
式中，Bg为电机空载工作点磁通密度，Bt为为永磁体剩磁密度；
所述盘式电机的主要参数由以下公式计算：
Figure BDA0003052874570000031
式中，为电机额定输出功率；Kφ＝Ar/As为转子与定子的电负荷比值(转子无绕组时，Kφ＝0)；m，m1为电机总相数和单个定子相数；Ke为EMF参数；Ki为电流波形因数；Kp为功率波形因数；η为电机效率；Bg为气隙磁密；A为总电负荷；f为逆变器频率；p为电机极对数；Do为电机外径；KL＝Do/Le为轴向磁通电机宽高比；Le为电机有效长度。
从图6可以看出，第一定子2和第二定子4分别构成的电机效率Map图是不一样的(两个定子的参数是不一样的，例如定子槽数、槽口宽度、气隙长度等，因此这两台电机的效率map图是不一样的)，本发明的电机在实际工作时，可将上述两个电机的转矩进行分配，例如机器转速运行在5000rpm时需要60Nm的输出转矩时，此时第一定子2和第二定子4分别构成的电机中，如果只有一个作用时，电机的效率都只有70％左右，当采用本发明的电机，让第一定子2和转子3 构成的电机在5000rpm时输出40Nm的转矩，第二定子4和转子3构成的电机在 5000rpm时输出20Nm的转矩，这样在5000rpm时，电机可以输出所需的60Nm转矩且效率高达90％。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种双控制端口一体式高效盘式电机，其特征在于：包括转动轴，固定套设于转动轴上的转子，以及设置于转子轴向上一侧的第一定子和设置于转子轴向另一侧的第二定子，所述转动轴穿过第一定子和第二定子并与两者相转动配合，所述第一定子及第二定子的外侧分别套设有第一端盖及第二端盖，所述第一定子和第一端盖、第二定子和第二端盖之间采用过盈配合。
2.根据权利要求1所述的一种双控制端口一体式高效盘式电机，其特征在于：所述第一端盖、第二端盖分别和转动轴之间通过轴承相连。
3.根据权利要求1所述的一种双控制端口一体式高效盘式电机，其特征在于：所述转子沿其周向均匀设置有多个由磁钢形成的磁极，多个磁极的N极和S极交替设置。
4.根据权利要求1所述的一种双控制端口一体式高效盘式电机，其特征在于：转子由磁钢和转子铁芯组成，磁钢的N和S极交替安装，磁钢厚度由以下公式决定：
Bg＝(0.6～0.8)Br
式中，Bg为电机空载工作点磁通密度，Br为为永磁体剩磁密度。
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