CN117639310A - 一种双转子双定子环形绕组永磁电机 - Google Patents
一种双转子双定子环形绕组永磁电机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了永磁电机技术领域的一种双转子双定子环形绕组永磁电机，包括两套转子、两套定子、两套定子绕组，永磁电机径向由外至内分别为外侧转子铁心—外侧定子铁心—背板—内侧定子铁心—内侧转子铁心；所述外侧转子铁心的内筒壁处和内侧转子铁心外筒壁处均有表贴安装的永磁体，本发明双转子双定子结构比普通的单转子单定子结构多了一个气隙，机电能量转换空间更多，电机的转矩密度更高；环形绕组的采用缩短了绕组端部的长度，减小了低速直驱电机损耗中占主要比例的铜耗，电机效率得到提升，双层环形绕组使得电机内部可存在两套绕组，且每套绕组可独立控制，增强了电机运行的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电机技术领域，具体为一种双转子双定子环形绕组永磁电机。
背景技术
在磨机等重型机械装备驱动场合，永磁直驱已经成为了重要的组成部分，其具有传动效率高、减少维护成本等优势。以上场合中的直驱电机往往为低速大转矩永磁电机，在该类永磁电机中，铜耗占比大，对电机效率的影响大。
在此类传动系统中，电机所带负载为重型设备，这对驱动系统的可靠性提出了更高的要求，因为故障将对生产现场带来重大损失，直驱系统省去了传统传动系统减速机等环节故障的情况，但对驱动电机来说，永磁电机的定子绕组依然可能存在损坏风险，进而将影响整个驱动系统的可靠性。对于重型机械装备，如果驱动电机发生故障，将会对生产现场造成严重影响，影响产量，造成经济损失。基于此，本发明设计了一种双转子双定子环形绕组永磁电机，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双转子双定子环形绕组永磁电机，用于驱动重型机械装备，电机径向由外至内分别为转子—定子—背板—定子—转子。通过该发明可提高永磁电机效率，增大电机功率密度，减小电机体积，增强永磁电机容错能力，提升驱动系统运行可靠性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双转子双定子环形绕组永磁电机，包括两套转子、两套定子、两套定子绕组，永磁电机径向由外至内分别为外侧转子铁心—外侧定子铁心—背板—内侧定子铁心—内侧转子铁心；
所述外侧转子铁心的内筒壁处和内侧转子铁心外筒壁处均有表贴安装的永磁体；
所述外侧定子铁心的外侧和内侧定子铁心的内侧均开有定子槽，定子绕组由外侧定子槽绕至对应的内侧槽，即形成环形绕组，每个定子槽内的绕组为双层环形绕组，永磁电机所有定子槽双层绕组中的一层绕组为永磁电机的一套定子绕组，整个双转子双定子永磁电机包含两套定子绕组，每套定子绕组独立供电。
在进一步的方案中，所述外侧定子铁心以及内侧定子铁心中间的背板的内部设有冷却水道，用于通入冷却水以降低永磁电机温升。
在进一步的方案中，所述永磁体靠近气隙的表面两端有削角，相邻的所述永磁体之间有铝条，铝条较宽一端与永磁体削角位置配合，帮助永磁体完成二次固定。
在进一步的方案中，所述外侧转子铁心和内侧转子铁心的极数相同，所述外侧定子铁心以及内侧定子铁心的槽数相同。
在进一步的方案中，所述外侧定子铁心以及内侧定子铁心及中间的背板通过焊接方式连接固定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明双转子双定子结构比普通的单转子单定子结构多了一个气隙，机电能量转换空间更多，电机的转矩密度更高；
环形绕组的采用缩短了绕组端部的长度，减小了低速直驱电机中占主要比例的铜耗，电机效率得到提升；
两个转子的磁极均采用表贴法安装，安装时可方便地在径向位置错开一个角度，可以减小电机的齿槽转矩，降低电机的转矩波动，提升电机运行平稳性，同理两个定子的各槽槽口在径向也可错开一定角度安装，达到抑制齿槽转矩的效果，具体采用何种错位安装模式可根据实际情况确定，该错位安装的具体角度根据计算或仿真求得，该种齿槽转矩抑制措施非常易于实现，不会给电机生产制造带来额外的困难；
双层环形绕组使得电机内部可存在两套绕组，且每套绕组可独立控制，增强了电机运行的灵活性，若故障出现，一套绕组可被切除同时另一套绕组不受影响，提升了电机的容错能力，确保故障发生时现场生产仍可运转，用户有足够的时间进行故障的处理，提升了整个驱动系统的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的双转子双定子环形绕组永磁电机整体结构示意图；
图2为本发明图1的A部分放大结构示意图；
图3为本发明图1的B部分放大结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、外侧定子铁心；2、外侧转子铁心；3、第一套环形绕组；4、第二套环形绕组；5、永磁体；6、背板；7、内侧定子铁心；8、内侧转子铁心；9、铝条。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种双转子双定子环形绕组永磁电机，包括两套转子、两套定子、两套定子绕组，永磁电机径向由外至内分别为外侧转子铁心2—外侧定子铁心1—背板6—内侧定子铁心7—内侧转子铁心8；外侧定子铁心1以及内侧定子铁心7及中间的背板6通过焊接方式连接固定。在进一步的改进实施例中，在外侧定子铁心1以及内侧定子铁心7中间的背板6的内部设有冷却水道，用于通入冷却水以降低永磁电机温升。
外侧转子铁心2的内筒壁处和内侧转子铁心8外筒壁处均有表贴安装的永磁体5；在进一步的改进实施例中，永磁体5靠近气隙的表面两端有削角，相邻的永磁体5之间有铝条9，铝条9较宽一端与永磁体5削角位置配合，帮助永磁体5完成二次固定。
外侧定子铁心1的外侧和内侧定子铁心7的内侧均开有定子槽，外侧转子铁心2和内侧转子铁心8的极数相同，外侧定子铁心1以及内侧定子铁心7的槽数相同。在安装时，两个转子的各磁极或两个定子的各槽在径向可按中心线对齐安装，也可错开一定角度安装，该错位安装的具体角度需根据计算或仿真求得。
定子绕组由外侧定子槽绕至对应的内侧槽，即形成环形绕组，每个定子槽内的绕组为双层环形绕组，永磁电机所有定子槽双层绕组中的一层绕组为永磁电机的一套定子绕组，整个双转子双定子永磁电机包含两套定子绕组，每套定子绕组独立供电。
电机包含的两套定子绕组分别独立供电，若一套绕组出现问题，可切除该套绕组，另一套绕组不受影响，仍可正常运行。在两套绕组均正常的情况下，也可根据需要灵活控制投入运行的绕组套数。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种双转子双定子环形绕组永磁电机，其特征在于：包括两套转子、两套定子、两套定子绕组，永磁电机径向由外至内分别为外侧转子铁心(2)—外侧定子铁心(1)—背板(6)—内侧定子铁心(7)—内侧转子铁心(8)；
所述外侧转子铁心(2)的内筒壁处和内侧转子铁心(8)外筒壁处均有表贴安装的永磁体(5)；
所述外侧定子铁心(1)的外侧和内侧定子铁心(7)的内侧均开有定子槽，定子绕组由外侧定子槽绕至对应的内侧槽，即形成环形绕组，每个定子槽内的绕组为双层环形绕组，永磁电机所有定子槽双层绕组中的一层绕组为永磁电机的一套定子绕组，整个双转子双定子永磁电机包含两套定子绕组，每套定子绕组独立供电。
2.根据权利要求1所述的双转子双定子环形绕组永磁电机，其特征在于：所述外侧定子铁心(1)以及内侧定子铁心(7)中间的背板(6)的内部设有冷却水道，用于通入冷却水以降低永磁电机温升。
3.根据权利要求1所述的双转子双定子环形绕组永磁电机，其特征在于：所述永磁体(5)靠近气隙的表面两端有削角，相邻的所述永磁体(5)之间有铝条(9)，铝条(9)较宽一端与永磁体(5)削角位置配合，帮助永磁体(5)完成二次固定。
4.根据权利要求1所述的双转子双定子环形绕组永磁电机，其特征在于：所述外侧转子铁心(2)和内侧转子铁心(8)的极数相同，所述外侧定子铁心(1)以及内侧定子铁心(7)的槽数相同。
5.根据权利要求1所述的双转子双定子环形绕组永磁电机，其特征在于：所述外侧定子铁心(1)以及内侧定子铁心(7)及中间的背板(6)通过焊接方式连接固定。
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