CN114884295A - 双转子电机定子 - Google Patents
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Abstract
双转子电机定子,包括定子铁芯,其特征在于,定子铁芯上具有内圈定子槽和外圈定子槽,内圈定子槽和外圈定子槽之间的铁芯上插有冷却管,冷却管与冷却系统相连。还包括用于固定所述定子铁芯的定子固定座,所述定子铁芯通过所述冷却管固定在定子固定座上。本发明的双转子电机定子,通过将冷却管设置在内、外定子槽之间的铁芯上,避免了冷却管对定子槽空间的影响,克服了现有冷却管布局方案的不足;通过冷却管将定子铁芯与定子固定座固定在一起,省去了常规的定子支撑件,进一步节约了电机内部空间并减轻了电机重量。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电动机技术领域,具体涉及一种双转子电机定子。
背景技术
电动机驱动设备应用领域广泛,其效率在很大程度上取决于电动机本身的重量。例如:飞机螺旋桨发动机,航天器设备,风力涡轮机,车辆车轮内部电气。与所提出的发明最接近的类似物是在美国专利文件No.6924574中公开的电动机装置,该电动机装置包括两个转子,该转子至少有两个不同极性的永磁体磁性组件,以及一个定子,该定子的铁芯和绕组缠绕在两侧。
由于定子和转子组件在设备主体中放置的人机工程学较低,以及磁体的形状导致该设备的缺陷在于结构笨重且重量大,无法在不降低扭矩值的情况下减轻设备重量,并且由于目前永磁电机的功率密度已经越来越高,为保证电机的可靠性,必须解决电机的散热问题,因为温度的升高,可能会使定子线圈的绝缘性能下降或线圈烧毁,其寿命也会下降;然而传统风冷式散热机壳散热形式很单一、散热效率低,直接阻碍了永磁电动机功率的提升。也有一些双转子电机将冷却管布置在定子槽内,通过冷却管外接冷却系统给定子线圈散热,但是将冷却管布置在定子槽内占用了定子槽的空间,影响电机的功率密度。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种双转子电机定子,通过将冷却管设置在内、外定子槽之间的铁芯上,避免了冷却管对定子槽空间的影响,克服了现有冷却管布局方案的不足。
为实现以上目的,本发明技术方案具体如下:
双转子电机定子,包括定子铁芯,定子铁芯上具有内圈定子槽和外圈定子槽,内圈定子槽和外圈定子槽之间的铁芯上插有冷却管,冷却管与冷却系统相连。
进一步的,所述内圈定子槽和外圈定子槽上的定子槽一一对应。
进一步的,所述冷却管的数量与所述外圈定子槽上的定子槽数量相等。
进一步的,所述冷却管位于一一对应的内圈定子槽的定子槽与外圈定子槽的定子槽之间。
进一步的,所述冷却管与所述内圈定子槽的槽底和外圈定子槽的槽底间距相等。
进一步的,还包括用于固定所述定子铁芯的定子固定座,所述定子铁芯通过所述冷却管固定在定子固定座上。
进一步的,所述定子固定座内具有冷却液通道,所述定子固定座上具有汇流连接管,汇流连接管包括冷却介质进口和冷却介质出口,所述冷却管与所述冷却液通道相连,所述冷却液通道与汇流连接管相连,汇流连接管与所述冷却系统相连。
进一步的,所述冷却系统是冷却介质循环压缩机。
进一步的,所述冷却系统是液氢供能系统,液氢供能系统包括液氢存储罐和氢燃料电池,所述冷却介质进口与液氢存储罐相连,冷却介质出口与氢燃料电池相连,所述液氢经过冷却管与冷却液通道后进入氢燃料电池,氢燃料电池通过导线向双转子电机供电。
进一步的,所述冷却管是陶瓷冷却管。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
本发明的双转子电机定子,通过将冷却管设置在内、外定子槽之间的铁芯上,避免了冷却管对定子槽空间的影响,克服了现有冷却管布局方案的不足;通过冷却管将定子铁芯与定子固定座固定在一起,省去了常规的定子支撑件,进一步节约了电机内部空间并减轻了电机重量。
附图说明
图1本发明的结构示意图;
图2本发明的纵向剖视图;
图3本发明的纵向截面图;
图4本发明中成对磁体的纵向截面的角度尺寸视图;
图5本发明中陶瓷冷却管和定子铁芯的安装结构示意图;
图6本发明中定子芯和定子固定座的纵向截面图;
图7本发明中两匝线圈的不同类型;
图8本发明中上下绕组与连接引线组装的定子铁芯的视图;
图中标号说明:
1、外转子;2、内转子;3、转子固定座;4、定子机构;5、定子固定座;6、外转子永磁体;7、内转子永磁体;8、定子铁芯;9、陶瓷冷却管;10、冷却液通道;11、外轴;12、内轴;13、转子位置传感器;15、第一轴承;16、第二轴承;17、连接管;18、角部段;19、介电绝缘纸;31、外转子固定环;32、内转子固定环;33、连接板。
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,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1-8所示,一种双转子径向永磁电动机,包括外转子1、内转子2、转子固定座3、定子机构4和定子固定座5,外转子1内表面上均匀固定安装有外转子永磁体6,内转子2外表面上均匀固定安装有内转子永磁体7,转子固定座3包括外转子固定环31和内转子固定环32,外转子固定环31和内转子固定环32之间通过连接板33固定连接,外转子1的端部固定安装在外转子固定环31上,内转子2的端部固定安装在内转子固定环32上;定子机构4内嵌在外转子1与内转子2之间的间隙中,定子机构4内设置有定子铁芯8,定子铁芯8的芯槽中插入陶瓷冷却管9,陶瓷冷却管9与冷却液通道10相连通,冷却液通道10设置在定子固定座5内部,冷却液通道10通过汇流连接管17(如图2和图6所示,包括一个冷却介质进口和一个冷却介质出口)连接到外部的冷却介质循环压缩机,通过压缩机使冷却介质在定子内循环流动以实现散热。除此之外,陶瓷冷却管9与冷却液通道10也可以与包括液氢存储罐和氢燃料电池的液氢供能系统相连,液氢存储罐内的液氢经过汇流连接管17的进口进入陶瓷冷却管9与冷却液通道10再经流连接管17的出口流出,之后进入氢燃料电池,氢燃料电池产生的电能则向双转子电机供电。内转子2中间设置有外轴11和内轴12,外轴11通过第一轴承15与定子固定座5相连接,内轴12通过第二轴承16与转子固定座3相连接。
在本实施例中,定子机构4包括上绕组和下绕组,上绕组和下绕组由六个独立线圈组成,每个线圈由两层组成,每层包括十二个二匝线圈,其中六个上定子线圈成与六个下定子线圈串联连接。
在本实施例中,上绕组和下绕组的每个相线圈的横截面具有大致矩形的横截面。
在本实施例中,外转子永磁体6和内转子永磁体7与定子铁芯8之间的间隙中产生集中的交变磁场。
在本实施例中,外转子永磁体6和内转子永磁体7数量均为偶数,且相互成对以相等的距离隔开,外转子永磁体6和内转子永磁体7的极数与外转子1和内转子2中槽数之比为2:6。
在本实施例中,定子固定座5上安装转子位置传感器13。用于外部连接管17和绕组的三相触点连接到定子固定座5上。
电机的运行方式如下:
本申请的电动机的工作原理是基于定子机构4中的电流与外转子永磁体6和内转子永磁体7的磁场之间的电磁相互作用。通过永磁体在磁体与定子铁芯8之间的间隙中产生集中的交变磁场。在本实施例中,外转子永磁体6和内转子永磁体7数量均为偶数,且相互成对以相等的距离隔开,外转子1和内转子2的极数相同,并由电动机的大小和它必须提供的转矩决定。磁场通过定子铁芯8闭合。定子机构4的上绕组和下绕组包括六个串联和并联连接的三相线圈,其中,对每相施加交变正弦或梯形电压,相移120°。定子机构4的电流由交流电压在外转子1和内转子2的磁场内产生,产生切向力,该切向力使转子旋转。在电流变化的一个周期中,外转子1和内转子2由外转子永磁体6和内转子永磁体7的两个磁极旋转。可以使用标准的无刷直流(BLDC)控制器来操作电动机。
在本实施例中,电机的设计包含分布式绕组,其中最大可能地用70%的线圈填充定子机构4的定子槽,转子的双重磁性组件以及通过定子铁芯8闭合磁场的直接路径,在间隙中产生一个强大的磁场,这比带一个转子的标准电动机的磁场大30%。独特的冷却系统由位于定子铁芯8内部的陶瓷冷却管9组成,位于线圈的附近,并有效地消除了发动机运行过程中产生的热量,并且陶瓷冷却管9不占用定子槽内空间。
如图4所示为外转子永磁体6和内转子永磁体7的成对磁体的纵向截面的角度尺寸的视图,其中箭头表示永磁体中磁体的极性。所有磁体具有不同的形状,上组件和下组件分别位于彼此对立面,并且具有相同的极性。加和磁体磁场,减小磁场的闭合路径,以增加旧转子和两个转子之间的间隙中的强度。磁场强度的线穿过外转子永磁体6和内转子永磁体7,从而通过定子铁芯8以直线的方式相加并且闭合,从而缩短了路径,增加了磁场强度。
如图5-6所示,定子铁芯8的纵向截面,并在其中插入有陶瓷冷却管9,这些陶瓷冷却管9通过内部空心塑料连接器相互连接。冷却管位于定子铁心内部,紧邻绕组,冷却系统的这种设计可以有效地消除电机运行过程中产生的热量,从而增加单位质量和效率的力矩。陶瓷冷却管9不仅用于冷却液的循环,而且还用作固定定子铁芯8与定子固定座5的主要元件(通过环氧树脂胶进行固定)。用于循环冷却液的冷却液通道10位于定子固定座5的内部,并通过连接管17连接到外部压缩机。冷却液通道10的数量等于定子槽的数量,并且冷却液通道10位于下部定子槽的上方和下方,以便不干扰磁场通过定子齿的闭合。
如图7所示,定子机构4的线圈由矩形绝缘线制成,并插入定子铁芯槽中以形成三相绕组。为了使线圈彼此连接,必须去除线圈末端的绝缘层。
如图8所示,为具有上绕组和下绕组与用于切换和连接三相电源的端子的定子铁芯8的视图。触点的端子被用于上下线圈切换各种方案。Up_in_1-表示第一个两层上层线圈的输入,Up_out_1-表示第一个两层上层线圈的输出,下层也同理,Down_in_1-第一个两层下层线圈的输入,Down_out_1-第一个两层下层线圈的输出。
在本实施例中,定子铁芯8由若干角部段18组装而成,且每段角部段18交错排列,且每个角部段18均由粘合或焊接在一起的定向铁磁钢板组成,定子机构4与定子铁芯8之间通过介电绝缘纸19进行分隔。
定子铁芯8由电工钢的铁磁各向异性层压板、或电工钢的各向同性层压板、或非晶层压箔、或具有高磁导率的材料、绝缘粉末软磁复合材料制成。以减少涡流损耗,并增加旧液体与冷却液之间的换热。
Claims (10)
1.双转子电机定子,包括定子铁芯和线圈,其特征在于,定子铁芯上具有内圈定子槽和外圈定子槽,内圈定子槽和外圈定子槽之间的铁芯上插有冷却管,冷却管与冷却系统相连。
2.根据权利要求1所述的双转子电机定子,其特征在于,所述内圈定子槽和外圈定子槽上的定子槽一一对应。
3.根据权利要求2所述的双转子电机定子,其特征在于,所述冷却管的数量与所述外圈定子槽上的定子槽数量相等。
4.根据权利要求3所述的双转子电机定子,其特征在于,所述冷却管位于一一对应的内圈定子槽的定子槽与外圈定子槽的定子槽之间。
5.根据权利要求4所述的双转子电机定子,其特征在于,所述冷却管与所述内圈定子槽的槽底和外圈定子槽的槽底间距相等。
6.根据权利要求1所述的双转子电机定子,其特征在于,还包括用于固定所述定子铁芯的定子固定座,所述定子铁芯通过所述冷却管固定在定子固定座上。
7.根据权利要求6所述的双转子电机定子,其特征在于,所述定子固定座内具有冷却液通道,所述定子固定座上具有汇流连接管,汇流连接管包括冷却介质进口和冷却介质出口,所述冷却管与所述冷却液通道相连,所述冷却液通道与汇流连接管相连,汇流连接管与所述冷却系统相连。
8.根据权利要求7所述的双转子电机定子,其特征在于,所述冷却系统是冷却介质循环压缩机。
9.根据权利要求7所述的双转子电机定子,其特征在于,所述冷却系统是液氢供能系统,液氢供能系统包括液氢存储罐和氢燃料电池,所述冷却介质进口与液氢存储罐相连,冷却介质出口与氢燃料电池相连,所述液氢经过冷却管与冷却液通道后进入氢燃料电池,氢燃料电池通过导线向所示双子电子供电。
10.根据权利要求1所述的双转子电机定子,其特征在于,所述冷却管是陶瓷冷却管。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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