CN113659788A - 一种双转子永磁同步驱动电机 - Google Patents

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邹雪芳
马培刚
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胥风
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Abstract

本发明公开了一种双转子永磁同步驱动电机，属于电机制造技术领域。本发明包括机壳、电机轴、外转子、定子、内转子、散热装置和制动装置，所述制动装置位于所述电机轴的一侧，所述制动装置包括换向器、线圈座、衔铁、弹簧和闸瓦，所述换向器固定安装在所述内转子的一侧，所述线圈座固定安装在所述机壳的内腔一侧，所述弹簧固定安装在所述线圈座的两侧，所述衔铁通过弹簧固定安装在所述线圈座的一侧，所述闸瓦固定安装在所述衔铁的另一侧，且所述闸瓦与所述电机轴之间留有间隙，所述线圈座的内腔固定安装有制动线圈，制动装置用于在紧急状态下切断定子绕组的供电电源，使制动线圈构成回路对电机轴进行制动。

Description

一种双转子永磁同步驱动电机
技术领域
本发明涉及电机制造技术领域，具体为一种双转子永磁同步驱动电机。
背景技术
目前，随着电动汽车快速融入人们的日常生活中，驱动电机成为电动汽车的主要动力设备，为了使电动汽车能够适用于各种路段，对驱动电机的性能提出了更高的技术要求。
现有的驱动电机在使用时由于电机转速较高，无法实现急停，使得驱动电机的应用范围缩小，降低了驱动电机的使用效果，以及现有的驱动电机基本上采用双转子进行驱动，虽然一定程度提高了磁极的利用率，但依旧存在磁极浪费的现象，造成浪费，以及现有的驱动电机在使用过程中会产生大量的热量，导致驱动电机因散热不良而降低使用寿命。
为此，急需一种双转子永磁同步驱动电机来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双转子永磁同步驱动电机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括机壳、电机轴、外转子、定子、内转子、散热装置和制动装置，所述制动装置位于所述电机轴的一侧，所述制动装置包括换向器、线圈座、衔铁、弹簧和闸瓦，所述换向器固定安装在所述内转子的一侧，所述线圈座固定安装在所述机壳的内腔一侧，所述弹簧固定安装在所述线圈座的一侧，所述衔铁通过弹簧固定安装在所述线圈座的两侧，所述闸瓦固定安装在所述衔铁的另一侧，且所述闸瓦与所述电机轴之间留有间隙，所述线圈座的内腔固定安装有制动线圈，制动装置用于在紧急状态下切断定子绕组的供电电源，使制动线圈构成回路对电机轴进行制动，换向器用于控制内转子向相反方向进行转动，使电机轴减速，衔铁用于在制动线圈通电状态下产生磁力，带动闸瓦吸附在电机轴上，对电机轴实现紧急制动，弹簧用于在制动线圈断电状态下，带动衔铁和闸瓦进行复位，解除制动，闸瓦用于在衔铁的作用下对电机轴进行夹紧。
进一步的，所述散热装置固定安装在所述电机轴的一端，所述散热装置包括旋转固定件、散热风扇、温度传感器、冷却箱和半导体导热片，所述旋转固定件固定安装在所述电机轴的一侧，所述散热风扇固定安装在所述电机轴的一端，所述温度传感器固定安装在所述旋转固定件的一侧，所述半导体导热片固定安装在所述旋转固定件的一侧，且所述半导体导热片呈环形分布，所述冷却箱固定安装在所述机壳的内腔，散热装置用于对电机运动时产生的热量进行消散，旋转固定件用于安装温度传感器和半导体导热片，散热风扇用于在电机轴的作用下进行转动，对机壳的内部进行散热，温度传感器用于对机壳内部的温度进行测量，半导体导热片用于将机壳内部的温度传输至半导体导热片表面，冷却箱用于对半导体导热片表面进行冷却。
进一步的，所述冷却箱的内腔装有冷却水，所述冷却箱的一侧固定安装有导管，所述导管的另一端固定安装有水雾喷头，所述导管的一侧安装有电磁阀，所述冷却箱的一侧固定安装有进水管，且所述进水管贯穿于所述机壳，并延伸至所述机壳的外侧，导管用于将冷却箱中的冷却水引向水雾喷头，水雾喷头用于将流经的冷却水气化，对半导体导热片表面进行冷却，进水管用于人工向冷却箱中添加冷却水。
进一步的，所述定子包括定子铁芯、凹槽、定子绕组，所述定子铁芯固定安装在所述外转子的内腔，所述定子铁芯的内腔开有凹槽，且所述凹槽呈环形分布，所述定子绕组固定安装在所述凹槽的内腔，所述内转子的外侧固定安装有内转子永磁体，所述外转子的内侧固定安装有外转子永磁体，定子用于配合内转子、内转子永磁体、外转子和外转子永磁体使电机轴进行高速运转，定子绕组用于提供三相电源，内转子永磁体和外转子永磁体用于在定子绕组的作用下带动外转子和内转子进行转动。
进一步的，所述外转子永磁体和所述内转子永磁体呈V型排布，且每组外转子永磁体和每组内转子永磁体之间的角度为30°，外转子永磁体和内转子永磁体呈V型排布用于提高电机轴的转矩，从而提高电机轴的运转速度，每组外转子永磁体和每组内转子永磁体之间的角度为30°，在此条件下，电机轴的运转速度最高。
进一步的，所述定子的两端固定安装有定子支撑件，所述定子通过定子支撑件与所述电机轴固定安装，所述外转子的两端固定安装有内外转子连接件，所述外转子通过内外转子连接件与所述内转子刚性连接，且所述外转子和所述内转子与所述定子之间留有间隙，便于外转子和内转子进行转动。
进一步的，所述机壳的一侧固定安装有底座，所述机壳的一侧固定安装有接线盒，所述机壳的一端固定安装有前端盖，所述机壳的另一端固定安装有后端盖，所述后端盖的表面开有散热孔，散热孔用于进行散热，进行空气交流。
进一步的，所述内转子的一侧开有轴孔，所述内转子通过轴孔安装在所述电机轴的外侧，所述内转子和所述外转子的一侧开有隔磁空气槽，所述内转子与所述电机轴之间设有隔磁材料，隔磁空气槽用于消除边缘磁力作用，隔磁材料用于避免电机轴受到磁力作用。
进一步的，所述闸瓦的形状为弧形形状，且所述闸瓦的内侧设有摩擦片，闸瓦的形状设置为弧形形状用于对电机轴进行制动，闸瓦的内侧设有摩擦片用于增加闸瓦对电机轴的制动效果。
进一步的，所述外转子永磁体和所述内转子永磁体与所述外转子和所述内转子之间为嵌入式安装，采用嵌入式进行安装减少了机壳的体积。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明通过增加制动装置，通过换向器改变电机轴的转向，以及磁力作用带动闸瓦对电机轴进行制动，并通过弹簧实现自动复位，保证驱动电机实现急停，进一步提高了驱动电机的使用效果。
2.本发明通过将永磁体按照V型形状进行排布，且每对永磁体之间的夹角设置为30°，进一步提高了磁极的利用率，减少磁极浪费。
3.本发明通过增加散热装置，使用气化的冷却水对半导体导热片进行冷却，使用散热风扇加速空气流动，保证散热效果，避免驱动电机因散热不良而降低使用寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的整体结构示意图；
图2是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的侧视剖视结构示意图；
图3是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的主视剖视结构示意图；
图4是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的左视结构示意图；
图5是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的左视剖视结构示意图；
图6是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的右视剖视结构示意图；
图7是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的图2中A处放大结构示意图；
图8是本发明一种双转子永磁同步驱动电机的图6中B处放大结构示意图。
图中：1、机壳；11、底座；12、接线盒；13、前端盖；14、后端盖；141、散热孔；2、电机轴；3、外转子；31、外转子永磁体；32、内外转子连接件；33、隔磁空气槽；4、定子；41、定子铁芯；42、凹槽；43、定子绕组；44、定子支撑件；5、内转子；51、内转子永磁体；52、轴孔；53、隔磁材料；6、散热装置；61、旋转固定件；62、散热风扇；63、温度传感器；64、冷却箱；641、导管；642、水雾喷头；643、电磁阀；644、进水管；65、半导体导热片；7、制动装置；71、换向器；72、线圈座；721、制动线圈；73、衔铁；74、弹簧； 75、闸瓦。
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。
请参阅图1-8，本发明提供技术方案：包括机壳1、电机轴2、外转子3、定子4、内转子5、散热装置6和制动装置7，制动装置7位于电机轴2的一侧，制动装置7通过换向器 71固定安装在内转子5的一侧，制动装置7用于在紧急状态下切断定子绕组43的供电电源，使制动线圈721构成回路对电机轴2进行制动，制动装置7包括换向器71、线圈座72、衔铁73、弹簧74和闸瓦75，换向器71固定安装在内转子5的一侧，换向器71用于控制内转子5向相反方向进行转动，使电机轴2减速，线圈座72固定安装在机壳1的内腔一侧，线圈座72用于安装制动线圈721和弹簧74，弹簧74固定安装在线圈座72的两侧，弹簧74用于在制动线圈721断电状态下，带动衔铁73和闸瓦75运动至与线圈座72贴合的位置，此时制动解除，衔铁73通过弹簧74固定安装在线圈座72的一侧，衔铁73用于在制动线圈721 通电状态下产生磁力，带动闸瓦75吸附在电机轴2上，对电机轴2实现紧急制动，闸瓦75 固定安装在衔铁73的另一侧，且闸瓦75与电机轴2之间留有间隙，闸瓦75用于在衔铁73 的作用下对电机轴2进行夹紧，实现电机制动，闸瓦75的形状为弧形形状，便于对电机轴2 进行制动，且闸瓦75的内侧设有摩擦片，用于增加闸瓦75对电机轴2的制动效果，线圈座 72的内腔固定安装有制动线圈721，制动线圈721用于在定子绕组43断电状态下构成回路，并配合衔铁73、弹簧74和闸瓦75实现电机制动。
散热装置6固定安装在电机轴2的一端，散热装置6用于对电机运动时产生的热量进行消散，散热装置6包括旋转固定件61、散热风扇62、温度传感器63、冷却箱64和半导体导热片65，旋转固定件61固定安装在电机轴2的一侧，旋转固定件61用于安装温度传感器 63和半导体导热片65，散热风扇62固定安装在电机轴2的一端，散热风扇62用于在电机轴2的作用下进行转动，对机壳1的内部进行散热，温度传感器63固定安装在旋转固定件 61的一侧，温度传感器63用于对机壳1内部的温度进行测量，半导体导热片65固定安装在旋转固定件61的一侧，且半导体导热片65呈环形分布，半导体导热片65用于将机壳1内部的温度传输至半导体导热片65表面，冷却箱64固定安装在机壳1的内腔，冷却箱64用于对半导体导热片65表面进行冷却。
冷却箱64的内腔装有冷却水，冷却箱64的一侧固定安装有导管641，导管641用于将冷却箱64中的冷却水引向水雾喷头642，导管641的另一端固定安装有水雾喷头642，水雾喷头642用于将流经的冷却水气化，喷向半导体导热片65对其表面进行冷却，导管641的一侧安装有电磁阀643，电磁阀643用于控制冷却水的流向，冷却箱64的一侧固定安装有进水管644，且进水管644贯穿于机壳1，并延伸至机壳1的外侧，进水管644用于人工向冷却箱64中添加冷却水。
定子4包括定子铁芯41、凹槽42、定子绕组43，定子铁芯41固定安装在外转子3的内腔，定子4用于配合内转子5、内转子永磁体51、外转子3和外转子永磁体31使电机轴2 进行高速运转，定子铁芯41的内腔开有凹槽42，且凹槽42呈环形分布，凹槽42用于安装定子绕组43，定子绕组43固定安装在凹槽42的内腔，定子绕组43用于提供三相电源，内转子5的外侧固定安装有内转子永磁体51，外转子3的内侧固定安装有外转子永磁体31，内转子永磁体51和外转子永磁体31用于在定子绕组43的作用下带动外转子3和内转子5 进行转动，实现电机轴2的运转，外转子永磁体31和内转子永磁体51与外转子3和内转子 5之间为嵌入式安装，减少了机壳1的体积大小。
外转子永磁体31和内转子永磁体51呈V型排布，且每组外转子永磁体31和每组内转子永磁体51之间的角度为30°，外转子永磁体31和内转子永磁体51呈V型排布用于提高电机轴2的转矩，从而提高电机轴2的运转速度，每组外转子永磁体31和每组内转子永磁体51之间的角度为30°，在此条件下，电机轴2的运转速度最高。
定子4的两端固定安装有定子支撑件44，定子支撑件44用于将定子4安装在电机轴2 上，定子4通过定子支撑件44与电机轴2固定安装，外转子3的两端固定安装有内外转子连接件32，外转子3通过内外转子连接件32与内转子5刚性连接，内外转子连接件32用于将外转子3与内转子5进行连接，且外转子3和内转子5与定子4之间留有间隙，便于外转子3和内转子5进行转动。
机壳1的一侧固定安装有底座11，底座11用于对机壳1进行支撑，保证机壳1处于平稳状态下，机壳1的一侧固定安装有接线盒12，接线盒12用于安装线路，其内置电路与定子绕组43进行连接，为定子绕组43提供三相电源，机壳1的一端固定安装有前端盖13，前端盖13和后端盖14用于对机壳1的内部结构进行保护，避免其内部结构产生损坏，机壳1 的另一端固定安装有后端盖14，后端盖14的表面开有散热孔141，散热孔141用于进行散热，进行空气交流。
内转子5的一侧开有轴孔52，轴孔52用于安装电机轴2，内转子5通过轴孔52安装在电机轴2的外侧，内转子5和外转子3的一侧开有隔磁空气槽33，隔磁空气槽33用于消除边缘磁力作用，内转子5与电机轴2之间设有隔磁材料53，隔磁材料53用于避免电机轴2 受到磁力作用。
本发明的工作原理：在使用时，先接通电源，定子绕组43有电流通过，在三相电流的作用下，定子绕组43和定子铁芯41产生磁力，内转子永磁体51和外转子永磁体31在磁力作用下分别带动内转子5和外转子3进行转动，从而实现电机轴2的高速运转，高速运转的电机轴2带动散热风扇62对机壳1的内部进行散热，同时半导体导热片65对机壳1内部产生的热量进行吸附，此时电磁阀643处于工作状态，冷却箱64中的冷却水流经导管641和水雾喷头642，水雾喷头642将流经的冷却水气化对半导体导热片65表面进行冷却，当电机要实现急停时，换向器71使流入定子绕组43的电流反向，控制电机轴2反向转动，制动线圈721通电使衔铁73产生磁力，在磁力作用下衔铁73带动闸瓦75吸附在电机轴2上，对电机轴2进行制动，解除制动时，切断制动线圈721的供电，衔铁73和闸瓦75在弹簧74 的作用下复位，从而解除电机轴2的制动。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：包括机壳(1)、电机轴(2)、外转子(3)、定子(4)、内转子(5)、散热装置(6)和制动装置(7)，所述制动装置(7)位于所述电机轴(2)的一侧，所述制动装置(7)包括换向器(71)、线圈座(72)、衔铁(73)、弹簧(74)和闸瓦(75)，所述换向器(71)固定安装在所述内转子(5)的一侧，所述线圈座(72)固定安装在所述机壳(1)的内腔一侧，所述弹簧(74)固定安装在所述线圈座(72)的两侧，所述衔铁(73)通过弹簧(74)固定安装在所述线圈座(72)的一侧，所述闸瓦(75)固定安装在所述衔铁(73)的另一侧，且所述闸瓦(75)与所述电机轴(2)之间留有间隙，所述线圈座(72)的内腔固定安装有制动线圈(721)。
2.根据权利要求1所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述散热装置(6)固定安装在所述电机轴(2)的一端，所述散热装置(6)包括旋转固定件(61)、散热风扇(62)、温度传感器(63)、冷却箱(64)和半导体导热片(65)，所述旋转固定件(61)固定安装在所述电机轴(2)的一侧，所述散热风扇(62)固定安装在所述电机轴(2)的一端，所述温度传感器(63)固定安装在所述旋转固定件(61)的一侧，所述半导体导热片(65)固定安装在所述旋转固定件(61)的一侧，且所述半导体导热片(65)呈环形分布，所述冷却箱(64)固定安装在所述机壳(1)的内腔。
3.根据权利要求2所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述冷却箱(64)的内腔装有冷却水，所述冷却箱(64)的一侧固定安装有导管(641)，所述导管(641)的另一端固定安装有水雾喷头(642)，所述导管(641)的一侧安装有电磁阀(643)，所述冷却箱(64)的一侧固定安装有进水管(644)，且所述进水管(644)贯穿于所述机壳(1)，并延伸至所述机壳(1)的外侧。
4.根据权利要求1所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述定子(4)包括定子铁芯(41)、凹槽(42)、定子绕组(43)，所述定子铁芯(41)固定安装在所述外转子(3)的内腔，所述定子铁芯(41)的内腔开有凹槽(42)，且所述凹槽(42)呈环形分布，所述定子绕组(43)固定安装在所述凹槽(42)的内腔，所述内转子(5)的外侧固定安装有内转子永磁体(51)，所述外转子(3)的内侧固定安装有外转子永磁体(31)。
5.根据权利要求1所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述外转子永磁体(31)和所述内转子永磁体(51)呈V型排布，且每组外转子永磁体(31)和每组内转子永磁体(51)之间的角度为30°。
6.根据权利要求4所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述定子(4)的两端固定安装有定子支撑件(44)，所述定子(4)通过定子支撑件(44)与所述电机轴(2)固定安装，所述外转子(3)的两端固定安装有内外转子连接件(32)，所述外转子(3)通过内外转子连接件(32)与所述内转子(5)刚性连接，且所述外转子(3)和所述内转子(5)与所述定子(4)之间留有间隙。
7.根据权利要求1所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述机壳(1)的一侧固定安装有底座(11)，所述机壳(1)的一侧固定安装有接线盒(12)，所述机壳(1)的一端固定安装有前端盖(13)，所述机壳(1)的另一端固定安装有后端盖(14)，所述后端盖(14)的表面开有散热孔(141)。
8.根据权利要求1所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述内转子(5)的一侧开有轴孔(52)，所述内转子(5)通过轴孔(52)安装在所述电机轴(2)的外侧，所述内转子(5)和所述外转子(3)的一侧开有隔磁空气槽(33)，所述内转子(5)与所述电机轴(2)之间设有隔磁材料(53)。
9.根据权利要求1所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述闸瓦(75)的形状为弧形形状，且所述闸瓦(75)的内侧设有摩擦片。
10.根据权利要求4所述的一种双转子永磁同步驱动电机，其特征在于：所述外转子永磁体(31)和所述内转子永磁体(51)与所述外转子(3)和所述内转子(5)之间为嵌入式安装。
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