CN217362867U - 径向磁通电机 - Google Patents
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Abstract
提供了一种径向磁通电机。该径向磁通电机包括定子组件和转子组件。定子组件用于沿定子组件的径向产生磁通，转子组件包括内转子和叶片。内转子为环状并且围合有内部空间，内转子同轴地设置于定子组件的径向内侧。叶片设置于内部空间并且与内转子固定。这样，空气能够冷却定子组件和转子组件，电机能够具有较高的功率密度。
Description
技术领域
本申请涉及电机领域，更具体地涉及一种径向磁通电机。
背景技术
径向磁通电机结构简单、工艺成熟，是电动汽车、工业驱动领域应用最广泛的电机结构形式。在对尺寸、重量等要求敏感的应用中，例如电动汽车轮毂电机、无人机螺旋桨驱动、电动涵道风扇等领域，需要电机具备高扭矩密度、高功率密度。然而，现有的径向磁通电机的散热性能不足，限制了径向磁通电机的扭矩密度。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请的目的在于提供一种径向磁通电机，其能够克服或减轻上述背景技术中说明的缺点中的至少一个缺点。
为了实现上述目的，本申请采用如下的技术方案。
本申请提供了一种如下的径向磁通电机，该径向磁通电机包括：定子组件，其用于沿所述定子组件的径向产生磁通；以及转子组件，其包括内转子和叶片，所述内转子为环状并且围合有内部空间，所述内转子同轴地设置于所述定子组件的径向内侧，所述叶片设置于所述内部空间并且与所述内转子固定。
在一个可选的方案中，所述叶片设置于所述内转子的内周面，多个所述叶片在所述内转子的周向上均匀地布置。
在另一个可选的方案中，所述转子组件还包括外转子，所述外转子为环状，所述外转子同轴地设置于所述定子组件的径向外侧，所述外转子与所述内转子固定。
在另一个可选的方案中，所述转子组件包括端盘，所述端盘开设有轴向贯通的转子散热孔，所述内转子和所述外转子位于所述端盘的一侧并且与所述端盘固定，所述端盘的另一侧通过所述转子散热孔与所述内部空间连通。
在另一个可选的方案中，所述内转子包括内转子永磁体和内转子护套，所述内转子护套为环状，所述内转子永磁体位于所述内转子护套的径向内侧，多个所述内转子永磁体在所述内转子护套的周向上均匀的排列。
在另一个可选的方案中，所述定子组件包括线圈和翅片，所述线圈与所述翅片导热连接，多个所述线圈和多个所述翅片在所述定子组件的周向上交替地布置。
在另一个可选的方案中，所述定子组件包括接线盘，所述接线盘为环状的印制电路板，所述接线盘与多个所述线圈电连接。
在另一个可选的方案中，所述定子组件还包括散热盘，所述散热盘开设有轴向贯通的定子散热孔，所述线圈和所述翅片设置于所述散热盘的一侧，所述翅片与所述散热盘导热连接，所述散热盘的另一侧通过所述定子散热孔与所述内部空间连通。
在另一个可选的方案中，所述定子组件包括定子铁芯，所述定子铁芯由叠片叠压而成，多个所述定子铁芯在所述定子组件的周向上均匀地布置。
在另一个可选的方案中，所述定子组件还包括与多个所述翅片一体形成的内圈，所述内圈比所述散热盘朝向轴向一侧延伸，所述内圈的位于相邻的所述翅片之间的位置具有的卡槽，所述定子铁芯部分地卡入所述卡槽。
采用上述技术方案，内转子围合有内部空间，设置于内部空间的叶片能够随内转子一同转动，使得空气能够冷却定子组件和转子组件，电机能够具有较高的功率密度。
附图说明
图1示出了根据本申请的一个实施例的径向磁通电机的立体图。
图2示出了图1中的径向磁通电机的立体图。
图3示出了图1中的径向磁通电机的定子组件的立体图。
图4示出了图3中的定子组件的散热盘、轴套、接线盘和保持架的立体图。
图5示出了图3中的定子组件的接线盘的立体图。
图6示出了图3中的定子组件的定子铁芯和线圈的立体图。
图7示出了图3中的定子组件的定子铁芯的立体图。
图8示出了图3中的定子组件的局部立体图。
图9示出了图1中的径向磁通电机的转子组件的立体图。
图10示出了图9中的转子组件的内转子的立体图。
图11示出了图9中的转子组件的外转子的立体图。
附图标记说明
1定子组件；11散热盘；11a定子散热孔；12轴套；13接线盘；13a焊盘；13b接线端子；14保持架；14a内圈；14b翅片；14c卡槽；15定子铁芯；151叠片；16线圈；
2转子组件；21端盘；21a转子散热孔；22转轴；23内转子；231内转子支座；232内转子铁芯；233内转子永磁体；234内转子护套；23a内部空间；24外转子；241外转子支座；242外转子铁芯；243外转子永磁体；25叶片
具体实施方式
下面参照附图描述本申请的示例性实施例。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。
图1至图11示出了根据本申请的一个实施例的径向磁通电机，特别示出了一种可用于电动汽车、无人机和飞行汽车等的径向磁通永磁同步电机。
参照图1和图2，径向磁通电机可以包括定子组件1和转子组件2。
参照图3，定子组件1可以包括散热盘11、轴套12、接线盘13、保持架14、定子铁芯15以及线圈16。具体地，参照图4，散热盘11可以开设有多个贯通的定子散热孔11a，轴套12可以安装于散热盘11的一侧并且与散热盘11同轴地布置。参照图5，接线盘13可以为环状的印制电路板，其可以套装于散热盘11。接线盘13可以设置有多个焊盘13a和三个接线端子13b，焊盘13a可以与接线端子13b电连接。接线端子13b可以与电机控制器连接，每个接线端子13b可以对应三相电源中的一相。
保持架14可以包括内圈14a和多个翅片14b，内圈14a和多个翅片14b可以形成为一体。每个翅片14b可以从内圈14a向内圈14a的径向外侧延伸，多个翅片14b可以在内圈14a的周向上均匀地布置。内圈14a的端部可以开设有多个卡槽14c，卡槽14c可以与翅片14b错开，即，卡槽14c可以位于相邻的翅片14b之间。保持架14可以套装于散热盘11，接线盘13可以位于保持架14与散热盘11之间。更具体地，接线盘13在轴向上可以位于保持架14的翅片14b和散热盘11之间。焊盘13a可以从相邻的翅片14b之间的空间露出。
参照图6和图7，定子铁芯15可以由多片叠片151叠压而成。例如，叠片151可以为H形的硅钢片。线圈16的导线或绕线的截面形状可以为圆形或矩形，其可以缠绕于铁芯。参照图8，定子铁芯15可以部分地卡入卡槽14c，多个定子铁芯15可以与翅片14b交替地布置。相邻的两个翅片14b可以夹持线圈16，使得定子铁芯15和线圈16可以稳定地位于两个翅片14b之间。翅片14b可以与线圈16接触，从而线圈16的热量能够通过翅片14b传导至散热盘11。翅片14b在径向上的高度可以与线圈16在径向上的高度大致相同，使得线圈16的热量能够充分传导至翅片14b。每个线圈16可以与对应的焊盘13a焊接，多个线圈16能够通过接线盘13以例如星形接法与三相电源连接。
进一步地，可以对定子组件1进行灌封处理。具体地，可以使用灌封胶填充线圈16与保持架14和散热盘11之间的间隙。例如，灌封胶可以为导热环氧树脂或导热硅胶。这样，灌封胶可以降低线圈16与保持架14之间的接触热阻，使得线圈16的热量能够充分地传导至保持架14。此外，灌封胶可以使铁芯和线圈16与保持架14和散热盘11粘接，使得铁芯和线圈16能够稳固地与保持架14和散热盘11固定，从而能够减轻径向磁通永磁同步电机的振动和噪声。
参照图9，转子组件2可以包括端盘21、转轴22、内转子23、外转子24以及叶片25。具体地，端盘21可以开设有多个贯通的转子散热孔21a，转轴22可以安装于端盘21的一侧并且与端盘21同轴地布置。
参照图10，内转子23可以包括内转子支座231、内转子铁芯232、内转子永磁体233以及内转子护套234。其中，内转子支座231可以为环状，其围合有供空气流动的内部空间23a。叶片25可以设置于内转子支座231所围合的内部空间23a。例如，叶片25可以一体地设置于内转子支座231的内周面，多个叶片25可以在内转子支座231的周向上均匀地布置。内转子支座231的端面可以开设有多个螺纹孔，内转子支座231可以通过例如螺钉的紧固件与端盘21固定并且与端盘21同轴地布置。内转子铁芯232可以由软磁材料制成，例如由硅钢制成，其可以作为内转子永磁体233的磁轭。内转子铁芯232可以为环状，其可以套装于内转子支座231的径向外侧。内转子永磁体233可以吸附于内转子铁芯232的外周面，多个内转子永磁体233可以在内转子铁芯232的周向上排列为海尔贝克阵列(Halbach Array)。内转子护套234可以为环状，其可以由例如碳纤维复合材料制成。内转子护套234可以套装于内转子铁芯232的径向外侧，内转子永磁体233可以位于内转子铁芯232和内转子护套234之间，使得内转子永磁体233不会在离心力的作用下与内转子铁芯232分离。
参照图11，外转子24可以包括外转子支座241、外转子铁芯242以及外转子永磁体243。其中，外转子支座241可以为环状。外转子支座241的端面可以开设有多个螺纹孔，外转子支座241可以通过例如螺钉的紧固件与端盘21固定并且同轴地位于内转子23的径向外侧。外转子铁芯242可以由软磁材料制成，例如由硅钢制成，其可以作为外转子永磁体243的磁轭。外转子铁芯242可以为环状，外转子支座241可以套装于外转子铁芯242的径向外侧。外转子永磁体243可以吸附于外转子铁芯242的内周面，多个外转子永磁体243可以在外转子铁芯242的周向上排列为海尔贝克阵列。外转子24的极数可以与内转子23的极数相同。例如，在本实施例中，内转子23的极数、外转子24的极数和定子的极数均可以为二十。
参照图1和图2，转子组件2可以与定子组件1同轴地布置。具体地，轴套12可以套装于转轴22，定子铁芯15和线圈16可以伸入内转子23和外转子24之间。内转子23和外转子24可以帮助定子组件1所产生的磁通流通，使得定子铁芯15能够不具有轭部，从而有效地降低铁耗。当电机控制器向线圈16供电时，定子组件1可以产生磁场，磁通可以沿定子组件1的径向流通。磁场可以围绕定子组件1的中心轴线旋转，转子组件2可以随磁场同步地转动。
电机可以形成有冷却通路，冷却通路可以沿电机的轴向贯穿电机。具体地，冷却通路的路径可以经过转子散热孔21a、内部空间23a以及定子散热孔11a。当叶片25随转子组件2转动时，空气可以经由转子散热孔21a进入内部空间23a，并且可以经由定子散热孔11a从内部空间23a离开，使得空气沿冷却通路流动。这样，沿冷却通路流动的空气可以冷却定子组件1和转子组件2，使得电机能够具有较高的功率密度。此外，定子散热孔11a和转子散热孔21a可以降低电机的重量，有利于电机应用于对重量敏感的场景。
本申请的实施方式的径向磁通电机至少具有以下优点。
(i)内转子23围合有内部空间23a，设置于内部空间23a的叶片25能够随内转子23一同转动，使得空气能够冷却定子组件1和转子组件2，电机能够具有较高的功率密度。
(ii)内转子23和外转子24可以帮助定子组件1所产生的磁通流通，使得定子铁芯15能够不具有轭部，从而有效地降低铁耗。
(iii)线圈16的热量可以通过翅片14b传导至散热盘11，使得定子组件1具有较好的散热性能，从而使电机能够具有较高的功率密度。
应当理解，上述实施例仅是示例性的，不用于限制本申请。本领域技术人员可以在本申请的教导下对上述实施例做出各种变型和改变，而不脱离本申请的范围。
应当理解，叶片25不限于设置于内转子支座231的内周面。例如，叶片25可以从内转子23的转动轴线朝向内转子支座231延伸。或者，叶片25还可以设置于端盘21。空气不限于从转子散热孔21a流向定子散热孔11a。例如，空气可以从定子散热孔11a流向转子散热孔21a。
应当理解，外转子24不是必须的。相应地，定子铁芯15可以具有轭部，多个定子铁芯15可以形成为一体。内转子永磁体233和外转子永磁体243不限于排列为海尔贝克阵列。例如，相邻的永磁体的极性可以是相反地。内转子护套234不限于由碳纤维复合材料制成。例如，内转子护套234可以由金属制成。
应当理解，线圈16不限于按星形接法与三相电源连接。例如，线圈16可以按三角形接法与三相电源连接。叠片151不限于为H形。例如，叠片151可以为矩形或梯形。定子铁芯15不限于由叠片151叠压而成。例如，定子铁芯15可以由软磁带材卷绕而成。接线盘13不是必须的。例如，电机可以包括接线盒，线圈16的延长部分可以引入接线盒。
Claims (10)
1.一种径向磁通电机，其特征在于，包括：
定子组件，其用于沿所述定子组件的径向产生磁通；以及
转子组件，其包括内转子和叶片，所述内转子为环状并且围合有内部空间，所述内转子同轴地设置于所述定子组件的径向内侧，所述叶片设置于所述内部空间并且与所述内转子固定。
2.根据权利要求1所述的径向磁通电机，其特征在于，所述叶片设置于所述内转子的内周面，多个所述叶片在所述内转子的周向上均匀地布置。
3.根据权利要求1或2所述的径向磁通电机，其特征在于，所述转子组件还包括外转子，所述外转子为环状，所述外转子同轴地设置于所述定子组件的径向外侧，所述外转子与所述内转子固定。
4.根据权利要求3所述的径向磁通电机，其特征在于，所述转子组件包括端盘，所述端盘开设有轴向贯通的转子散热孔，所述内转子和所述外转子位于所述端盘的一侧并且与所述端盘固定，所述端盘的另一侧通过所述转子散热孔与所述内部空间连通。
5.根据权利要求1或2所述的径向磁通电机，其特征在于，所述内转子包括内转子永磁体和内转子护套，所述内转子护套为环状，所述内转子永磁体位于所述内转子护套的径向内侧，多个所述内转子永磁体在所述内转子护套的周向上均匀的排列。
6.根据权利要求1或2所述的径向磁通电机，其特征在于，所述定子组件包括线圈和翅片，所述线圈与所述翅片导热连接，多个所述线圈和多个所述翅片在所述定子组件的周向上交替地布置。
7.根据权利要求6所述的径向磁通电机，其特征在于，所述定子组件包括接线盘，所述接线盘为环状的印制电路板，所述接线盘与多个所述线圈电连接。
8.根据权利要求6所述的径向磁通电机，其特征在于，所述定子组件还包括散热盘，所述散热盘开设有轴向贯通的定子散热孔，所述线圈和所述翅片设置于所述散热盘的一侧，所述翅片与所述散热盘导热连接，所述散热盘的另一侧通过所述定子散热孔与所述内部空间连通。
9.根据权利要求8所述的径向磁通电机，其特征在于，所述定子组件包括定子铁芯，所述定子铁芯由叠片叠压而成，多个所述定子铁芯在所述定子组件的周向上均匀地布置。
10.根据权利要求9所述的径向磁通电机，其特征在于，所述定子组件还包括与多个所述翅片一体形成的内圈，所述内圈比所述散热盘朝向轴向一侧延伸，所述内圈的位于相邻的所述翅片之间的位置具有的卡槽，所述定子铁芯部分地卡入所述卡槽。
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