CN216794817U - 内外定子双气隙永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内外定子双气隙永磁同步电机，涉及电机技术领域，本实用新型提供的内外定子双气隙永磁同步电机包括机座本体、外定子、转子、内定子、固定轴、转轴和转子双向支撑组件；固定轴伸入机座本体内且一端与机座本体固连，固定轴上穿设有内定子；机座本体内壁固装有外定子；转子的两端通过转子双向支撑组件与固定轴转动连接，并与外定子之间形成第一气隙，与内定子之间形成第二气隙；转轴伸入机座本体内与固定轴同轴设置，转轴的一端与转子双向支撑组件的一端固装，另一端与机座本体转动连接。本实用新型提供的内外定子双气隙永磁同步电机稳定运行，便于支撑较大结构以产生较大转矩。

Description

内外定子双气隙永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种内外定子双气隙永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机被广泛应用于驱动(作为电动机)和发电(作为发电机)领域，具有效率高、功率和转矩密度高的优点。目前，大转矩的应用对转矩密度提出了更高的要求，期望能在体积有限制的条件下提高转矩。

现有技术一般是：采用高性能磁钢能提高电机的电磁转矩；采用轴向磁场结构以提高轴向长度有限的电机转矩密度，但在轴向长度没有限制时无优势；采用水冷、油冷等冷却方式提高电机的散热能力。申请号为CN201720548807.8的实用新型专利公开了一种双转子永磁电机，其采用内、外双转子结构，电枢位于内、外双转子的内部，内转子永磁电机的内转子铁芯轭、转轴、外转子永磁电机的外部转子轭通过端盘连接在一起。该实用新型的内、外双转子结构通过端盘连接为单臂支撑，不是经济的支撑结构，并且内部无冷却结构，在实际应用时不能由大电流产生大转矩。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种内外定子双气隙永磁同步电机，其稳定运行，便于支撑较大结构以产生较大转矩。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供一种内外定子双气隙永磁同步电机，包括机座本体、外定子、转子、内定子、固定轴、转轴和转子双向支撑组件；

所述固定轴伸入所述机座本体内且一端与所述机座本体固连，所述固定轴上穿设有内定子；

所述机座本体内壁固装有外定子；

所述转子的两端通过所述转子双向支撑组件与所述固定轴转动连接，并与所述外定子之间形成第一气隙，与所述内定子之间形成第二气隙；

所述转轴伸入所述机座本体内与所述固定轴同轴设置，所述转轴的一端与所述转子双向支撑组件的一端固装，另一端与所述机座本体转动连接。

进一步地，所述机座本体包括外筒、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和所述第二端盖分别固接于所述外筒的两端；

所述第一端盖与所述固定轴固连，所述第二端盖与所述转轴转动连接。

进一步地，所述外筒内部布置有外定子冷却液管道，所述外定子冷却液管道的进口端和出口端位于所述外筒的外部。

进一步地，所述转子双向支撑组件包括第一转子支撑件和第二转子支撑件，所述转子的一端通过所述第一转子支撑件与所述固定轴转动连接，另一端通过所述第二转子支撑件与所述固定轴转动连接，所述转轴与所述第二转子支撑件背离所述第一转子支撑件的端面固接。

进一步地，所述转子包括外侧永磁体、转子铁芯以及位于所述外侧永磁体内侧的内侧永磁体；

所述外侧永磁体安装于所述转子铁芯的外表面或内置于所述转子铁芯，所述内侧永磁体安装于所述转子铁芯的内表面或内置于所述转子铁芯；

所述转子铁芯的两端分别通过所述转子双向支撑组件与所述固定轴转动连接。

进一步地，所述外侧永磁体内置于所述转子铁芯，所述内侧永磁体安装于所述转子铁芯的内表面。

进一步地，所述外侧永磁体和所述内侧永磁体极数相同，且每极在径向对齐。

进一步地，所述外定子包括外定子铁芯、外定子电枢绕组和外定子引出线；

所述外定子铁芯固装于所述机座本体内壁；

所述外定子电枢绕组绕设于所述外定子铁芯上；

所述外定子引出线一端与所述外定子电枢绕组连接，另一端穿过所述机座本体用于与外部电源连接。

进一步地，所述内定子包括内定子铁芯、内定子电枢绕组、内定子支撑件和内定子引出线；

所述内定子铁芯通过所述内定子支撑件与所述固定轴连接；

所述内定子电枢绕组绕设于所述内定子铁芯上；

所述内定子引出线一端与所述内定子电枢绕组连接，另一端穿过所述固定轴用于与外部电源连接。

进一步地，所述内定子支撑件内部布置有内定子冷却液管道，所述内定子冷却液管道的进口端与出口端伸入所述固定轴并由所述固定轴伸出至所述机座本体外部。

本实用新型提供的内外定子双气隙永磁同步电机能产生如下有益效果：

相对于现有技术来说，本实用新型提供的内外定子双气隙永磁同步电机中外定子与机座本体固接，内定子设置于固定轴上，转子的两端通过转子双向支撑组件与固定轴转动连接，形成双臂支撑结构，保证同步电机稳定运行，便于支撑较大结构以产生较大转矩。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的一种内外定子双气隙永磁同步电机的纵截面图；

图2为图1的一种A-A截面图；

图3为图2的B处局部放大结构示意图；

图4为图1的另一种A-A截面图；

图5为图4的C处局部放大结构示意图。

图标：1-机座本体；11-外筒；111-外定子冷却液管道；12-第一端盖；13-第二端盖；2-外定子；21-外定子铁芯；22-外定子电枢绕组；23-外定子引出线；3-转子；31-外侧永磁体；32-转子铁芯；33-内侧永磁体；4-内定子；41-内定子铁芯；42-内定子电枢绕组；43-内定子支撑件；431-内定子冷却液管道；44-内定子引出线；5-固定轴；6-转轴；7-转子双向支撑组件；71-第一转子支撑件；72-第二转子支撑件；8-第一气隙；9-第二气隙。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实施例在于提供一种内外定子双气隙永磁同步电机，如图1至图3所示，包括机座本体1、外定子2、转子3、内定子4、固定轴5、转轴6和转子双向支撑组件7；固定轴5伸入机座本体1内且一端与机座本体1固连，固定轴5上穿设有内定子4；机座本体1内壁固装有外定子2；转子3的两端通过转子双向支撑组件7与固定轴5转动连接，并与外定子2之间形成第一气隙8，与内定子4之间形成第二气隙9；转轴6伸入机座本体1内与固定轴5同轴设置，转轴6的一端与转子双向支撑组件7的一端固装，另一端与机座本体1转动连接。

本实施例提供的内外定子双气隙永磁同步电机中，在机座本体1内，形成了外定子2和转子3之间的第一气隙8、内定子4和转子3之间的第二气隙9，即为双气隙。并由外定子2和转子3、内定子4和转子3分别组成了独立的单元电机，使得电磁转矩比只有一个定子和一个转子的电机提高了约一倍。上述内外定子双气隙永磁同步电机结构稳定，可产生较大的转矩。

以下对机座本体1进行具体说明：

在一些实施例中，如图1所示，机座本体1包括外筒11、第一端盖12和第二端盖13，第一端盖12和第二端盖13分别固接于外筒11的两端；第一端盖12与固定轴5固连，第二端盖13与转轴6转动连接。第一端盖12和第二端盖13能够分别对固定轴5和转轴6进行支撑，保证电机运行稳定性。

具体地，第二端盖13通过第一轴承与转轴6转动连接。

在上述实施例的基础上，如图1和图2所示，外筒11内部布置有外定子冷却液管道111，外定子冷却液管道111的进口端和出口端位于外筒11的外部。

由于外定子2固装于机座本体1的内壁，外定子冷却液管道111内的冷却液可带走机座本体1的热量，从而起到对外定子进行散热的目的。其中，外定子冷却液管道111内的冷却液均由外部泵提供循环动力，并由外部冷却器冷却，冷却液可以是水也可以是油。

外定子冷却液管道111在外筒11内呈蛇形弯曲延伸，且相邻的两个弯折点之间管道的延伸方向平行于外筒11的轴向。外定子冷却液管道111呈蛇形弯曲可增加外定子冷却液管道111与外筒11的接触面积，从而充分带走外筒11的热量。

以下对转子双向支撑组件7进行具体说明：

在一些实施例中，如图1所示，转子双向支撑组件7包括第一转子支撑件71和第二转子支撑件72，转子3的一端通过第一转子支撑件71与固定轴5转动连接，另一端通过第二转子支撑件72与固定轴5转动连接，转轴6与第二转子支撑件72背离第一转子支撑件71的端面固接。

具体地，如图1所示，第一转子支撑件71与固定轴5之间通过第二轴承转动连接，第二转子支撑件72与固定轴5之间通过第三轴承转动连接。

以下对转子3进行具体说明：

如图1所示，转子3包括外侧永磁体31、转子铁芯32以及位于外侧永磁体31内侧的内侧永磁体33；外侧永磁体31安装于转子铁芯32的外表面或内置于转子铁芯32，内侧永磁体33安装于转子铁芯32的内表面或内置于转子铁芯32；转子铁芯32的两端分别通过转子双向支撑组件7与固定轴5转动连接。

在一些实施例中，如图2和图3所示，外侧永磁体31安装于转子铁芯32的外表面，内侧永磁体33安装于转子铁芯32的内表面。外侧永磁体31与外定子2之间形成第一气隙8，内侧永磁体33与内定子4之间形成第二气隙9。

在至少一个实施例中，如图4和图5所示，外侧永磁体31内置于转子铁芯32，内侧永磁体33安装于转子铁芯32的内表面。转子铁芯32与外定子2之间形成第一气隙8，内侧永磁体33与内定子4之间形成第二气隙9。

上述设置方式中，外侧永磁体31内置于转子铁芯32相对于安装于转子铁芯32的外表面来说，在离心力的作用下，外侧永磁体31不会产生远离转子铁芯32的趋势，反而压紧转子铁芯32，保证外侧永磁体31相对转子铁芯32位置的稳定，提高连接可靠性；内侧永磁体33安装于转子铁芯32的内表面，在离心力的作用下，内侧永磁体33会压紧转子铁芯32，不会发生离心力引起的脱落问题，漏磁较小。

在一些实施例中，外侧永磁体31和内侧永磁体33均配置为多个，且均围绕转子铁芯32的轴线均匀设置。

在至少一个实施例中，如图3和图5所示，外侧永磁体31和内侧永磁体33极数相同，且每极在径向对齐。

以下对外定子2进行具体说明：

在一些实施例中，如图1所示，外定子2包括外定子铁芯21、外定子电枢绕组22和外定子引出线23；外定子铁芯21固装于机座本体1内壁；外定子电枢绕组22绕设于外定子铁芯21上；外定子引出线23一端与外定子电枢绕组22连接，另一端穿过机座本体用于与外部电源连接。

外定子铁芯21设置有多个安装槽，每相邻的两个安装槽绕设有外定子电枢绕组22中的一个线圈。

以下对内定子4进行具体说明：

在一些实施例中，如图1所示，内定子4包括内定子铁芯41、内定子电枢绕组42、内定子支撑件43和内定子引出线44；内定子铁芯41通过内定子支撑件43与固定轴5连接；内定子电枢绕组42绕设于内定子铁芯41上；内定子引出线44一端与内定子电枢绕组42连接，另一端穿过固定轴5用于与外部电源连接。

内定子铁芯41设置有多个安装槽，每相邻的两个安装槽绕设有内定子电枢绕组42中的一个线圈。

外定子电枢绕组22和内定子电枢绕组42串联或并联后由一个电机控制器供电；也可以分别由2个电机控制器独立供电。当有两个电机控制器独立供电时，该双气隙永磁同步电机的两个单元电机互为冗余备份，提高了可靠性；外定子2和内定子4同时供电可以满足大转矩需求；在低转矩时只对外定子和内定子中的其中一个供电，比外定子和内定子两个定子同时供电减少约一半的铁耗，提高了电机的效率。

另外，如图2和图4所示，内定子支撑件43的横截面呈轮毂状，减小其重量以及增加散热能力，内定子支撑件43开设有多个近似于扇形的通风孔，多个通风孔围绕内定子支撑件43的轴线均匀分布。

在至少一个实施例中，如图2和图4所示，内定子支撑件43内部布置有内定子冷却液管道431，如图1所示，内定子冷却液管道431的进口端与出口端伸入固定轴5并由固定轴5伸出至机座本体1外部。

内定子冷却液管道431内的冷却液可带走内定子支撑件43的热量，从而起到对内定子进行散热的目的。其中，内定子冷却液管道431内的冷却液均由外部泵提供循环动力，并由外部冷却器冷却，冷却液可以是水也可以是油。

需要说明的是，上述实施例所提供的同步电机的安装形式既可以是卧式，也可以是立式，既可作为电动机运行，也可以作为发电机运行。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，包括机座本体(1)、外定子(2)、转子(3)、内定子(4)、固定轴(5)、转轴(6)和转子双向支撑组件(7)；

所述固定轴(5)伸入所述机座本体(1)内且一端与所述机座本体(1)固连，所述固定轴(5)上穿设有内定子(4)；

所述机座本体(1)内壁固装有外定子(2)；

所述转子(3)的两端通过所述转子双向支撑组件(7)与所述固定轴(5)转动连接，并与所述外定子(2)之间形成第一气隙(8)，与所述内定子(4)之间形成第二气隙(9)；

所述转轴(6)伸入所述机座本体(1)内与所述固定轴(5)同轴设置，所述转轴(6)的一端与所述转子双向支撑组件(7)的一端固装，另一端与所述机座本体(1)转动连接。

2.根据权利要求1所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述机座本体(1)包括外筒(11)、第一端盖(12)和第二端盖(13)，所述第一端盖(12)和所述第二端盖(13)分别固接于所述外筒(11)的两端；

所述第一端盖(12)与所述固定轴(5)固连，所述第二端盖(13)与所述转轴(6)转动连接。

3.根据权利要求2所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述外筒(11)内部布置有外定子冷却液管道(111)，所述外定子冷却液管道(111)的进口端和出口端位于所述外筒(11)的外部。

4.根据权利要求1所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述转子双向支撑组件(7)包括第一转子支撑件(71)和第二转子支撑件(72)，所述转子(3)的一端通过所述第一转子支撑件(71)与所述固定轴(5)转动连接，另一端通过所述第二转子支撑件(72)与所述固定轴(5)转动连接，所述转轴(6)与所述第二转子支撑件(72)背离所述第一转子支撑件(71)的端面固接。

5.根据权利要求1所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述转子(3)包括外侧永磁体(31)、转子铁芯(32)以及位于所述外侧永磁体(31)内侧的内侧永磁体(33)；

所述外侧永磁体(31)安装于所述转子铁芯(32)的外表面或内置于所述转子铁芯(32)，所述内侧永磁体(33)安装于所述转子铁芯(32)的内表面或内置于所述转子铁芯(32)；

所述转子铁芯(32)的两端分别通过所述转子双向支撑组件(7)与所述固定轴(5)转动连接。

6.根据权利要求5所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述外侧永磁体(31)内置于所述转子铁芯(32)，所述内侧永磁体(33)安装于所述转子铁芯(32)的内表面。

7.根据权利要求5所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述外侧永磁体(31)和所述内侧永磁体(33)极数相同，且每极在径向对齐。

8.根据权利要求1所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述外定子(2)包括外定子铁芯(21)、外定子电枢绕组(22)和外定子引出线(23)；

所述外定子铁芯(21)固装于所述机座本体(1)内壁；

所述外定子电枢绕组(22)绕设于所述外定子铁芯(21)上；

所述外定子引出线(23)一端与所述外定子电枢绕组(22)连接，另一端穿过所述机座本体用于与外部电源连接。

9.根据权利要求1所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述内定子(4)包括内定子铁芯(41)、内定子电枢绕组(42)、内定子支撑件(43)和内定子引出线(44)；

所述内定子铁芯(41)通过所述内定子支撑件(43)与所述固定轴(5)连接；

所述内定子电枢绕组(42)绕设于所述内定子铁芯(41)上；

所述内定子引出线(44)一端与所述内定子电枢绕组(42)连接，另一端穿过所述固定轴(5)用于与外部电源连接。

10.根据权利要求9所述的内外定子双气隙永磁同步电机，其特征在于，所述内定子支撑件(43)内部布置有内定子冷却液管道(431)，所述内定子冷却液管道(431)的进口端与出口端伸入所述固定轴(5)并由所述固定轴(5)伸出至所述机座本体(1)外部。

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