CN218276216U - 一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其包括：转轴，所述转轴的左右两侧分别通过左轴承和右轴承连接有前端盖和后端盖；所述前端盖和后端盖之间连接有水冷机壳；所述转轴上固定连接有左磁钢转子盘，转轴上固定连接有右磁钢转子盘；左磁钢转子盘和右磁钢转子盘相对设置，左磁钢转子盘和右磁钢转子盘的内侧分别设有磁钢；所述水冷机壳的内壁连接有带绕组定子齿铁芯组件；本实用新型带绕组定子齿铁芯组件采用只有齿部，无定子轭，硅钢片采用取向硅钢板，带绕组定子齿铁芯组件用量只有传统永磁电机的16％，材料大大节省，同时采用取向硅钢板，铁损更小，可实现高导磁，功率密度可提高40％。

Description

一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，尤其涉及一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机。

背景技术

传统新能源汽车永磁驱动电机以及高效永磁电机，主材重量达到整机重量的70％以上；且传统永磁电机无法达到更高功率密度要求，存在相对体积大，重量较大的瓶颈，因此如何用更少的材料达到传统永磁电机的效果是一大难题。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其包括：转轴，所述转轴的左右两侧分别通过左轴承和右轴承连接有前端盖和后端盖；所述前端盖和后端盖之间连接有水冷机壳；所述转轴靠近左轴承上固定连接有左磁钢转子盘，转轴靠近右轴承上固定连接有右磁钢转子盘；左磁钢转子盘和右磁钢转子盘相对设置，左磁钢转子盘和右磁钢转子盘的内侧分别设有磁钢；左磁钢转子盘和右磁钢转子盘之间有间隔；所述转轴的右端固定连接有旋变转子铁芯，所述后端盖上设有与旋变转子铁芯相配合的旋变定子，所述水冷机壳的内壁连接有带绕组定子齿铁芯组件，所述带绕组定子齿铁芯组件位于左磁钢转子盘和右磁钢转子盘之间形成的间隔内；所述带绕组定子齿铁芯组件的端部绕组三相线端子与设于水冷机壳上的出线盒内的接线板上的接线柱电连接；所述带绕组定子齿铁芯组件的端部温度传感器引线和旋变定子的低压线束与出线盒上的航空插座电连接；

所述带绕组定子齿铁芯组件包括连接于水冷机壳内的导热骨架，所述导热骨架的中部设有用于转轴让位的让位孔；所述导热骨架上以环形阵列方式设有若干铁芯安装孔，所述铁芯安装孔为十二个，铁芯安装孔呈水滴状；所述铁芯安装孔内连接有带绕组定子齿铁芯；所述带绕组定子齿铁芯包括若干取向硅钢板叠加而成的定子齿铁芯，所述定子齿铁芯的外壁上绕设有绕组线圈。

所述右磁钢转子盘的结构与左磁钢转子盘的结构相对称；所述左磁钢转子盘包括磁钢转子盘本体，所述磁钢转子盘本体上设有与转轴相配合的转子盘安装孔；所述磁钢转子盘本体上设有固定安装孔，用于左磁钢转子盘的固定安装；所述磁钢转子盘本体上按环形阵列方式设有若干磁钢槽，磁钢槽的数量为八个；磁钢槽上连接有磁钢，左磁钢转子盘上的磁钢呈N、S极交替排布，充磁方向为轴向方向，右磁钢转子盘上的磁钢呈S、N极交替排布，充磁方向为轴向方向，且左磁钢转子盘和右磁钢转子盘上的磁钢相对面的极性正好相反，以产生闭合磁路；

带绕组定子齿铁芯组件采用只有齿部，无定子轭，硅钢片采用取向硅钢板，带绕组定子齿铁芯组件用量只有传统永磁电机的16％，材料大大节省，同时采用取向硅钢板，铁损更小，可实现高导磁，功率密度可提高40％；定子齿铁芯由矩形的取向硅钢板叠压而成，取向硅钢板利用率可以达到95％以上；绕组线圈采用集中绕组，定子齿铁芯为外圈为大半圆形，内圈为小半圆形，中间为倒梯形，线圈的有效长度较长，绕组端部较小或近似为零，绕组重量轻，电阻小，铜损低；

在定子齿铁芯上绕上集中绕组线圈，带绕组定子齿铁芯组件，放入到导热材料制成的带绕组定子齿铁芯组件的导热骨架中，再用导热胶将它们固化成一个整体；导热骨架再热套到水冷机壳内；

磁钢设计成N、S极交替布置，磁钢为厚度方向充磁，此时转子磁极需要转子磁轭。

进一步地，所述绕组线圈与定子齿铁芯之间设有0.3mm的绝缘纸。

进一步地，所述后端盖的内侧设有后轴承内盖。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：带绕组定子齿铁芯组件采用只有齿部，无定子轭，硅钢片采用取向硅钢板，带绕组定子齿铁芯组件用量只有传统永磁电机的16％，材料大大节省，同时采用取向硅钢板，铁损更小，可实现高导磁，功率密度可提高40％；定子齿铁芯由矩形的取向硅钢板叠压而成，取向硅钢板利用率可以达到95％以上；比传统电机的利用率提高近一倍；由于铁损低，电机效率较传统永磁电机的效率更高。绕组线圈采用集中绕组，定子齿铁芯为外圈为大半圆形，内圈为小半圆形，中间为倒梯形，线圈的有效长度较长，绕组端部较小或近似为零，绕组重量轻，电阻小，铜损低。

在定子齿铁芯上绕上集中绕组线圈，带绕组定子齿铁芯组件，放入到导热材料制成的带绕组定子齿铁芯组件的导热骨架中，再用导热胶将它们固化成一个整体；导热骨架再热套到水冷机壳内；由此巧妙的利用传统工艺的水冷机壳，或风冷机壳；同时也解决了轴向磁场电机散热困难的问题。

磁钢设计成N、S极交替布置，磁钢为厚度方向充磁，此时转子磁极需要转子磁轭；较海尔贝克磁路也可以设计成相邻二块磁钢同为N、N极和S、S极，磁钢为圆弧或弦长方向充磁，此时，转子磁极无需转子磁轭，但同样需要磁钢固定盘；磁钢呈N、S极交替布置，磁钢用量较省，磁钢厚度较薄，导磁钢板即为导磁磁路，也是磁钢固定圆盘；而海尔贝克磁路的磁路分布成相邻二块磁钢同为N、N极和S、S极，充磁方向为圆弧或弦长方向的，磁钢用量较多，磁钢厚度较厚。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的导热骨架结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的带绕组定子齿铁芯组件结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的定子齿铁芯结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的左磁钢转子盘结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例的磁钢结构示意图；

图7为本实用新型一个实施例的左磁钢转子盘磁钢磁极布局图；

图8为本实用新型一个实施例的右磁钢转子盘磁钢磁极布局图；

图9为本实用新型一个实施例的绕阻线路示意图；

图10为本实用新型一个实施例的定子铁芯磁密云图。

具体实施方式

为了更好地解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

本实用新型一个实施例的一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，如图1-图9所示，其包括：转轴1，所述转轴1的左右两侧分别通过左轴承2和右轴承3连接有前端盖4和后端盖5；所述前端盖4和后端盖5之间连接有水冷机壳6；所述转轴1靠近左轴承2上固定连接有左磁钢转子盘7，转轴1靠近右轴承3上固定连接有右磁钢转子盘8；左磁钢转子盘7和右磁钢转子盘8相对设置，左磁钢转子盘7和右磁钢转子盘8的内侧分别设有磁钢14；左磁钢转子盘7和右磁钢转子盘8之间有间隔；所述转轴1的右端固定连接有旋变转子铁芯10，所述后端盖5上设有与旋变转子铁芯10相配合的旋变定子11，应当说明，所述旋变转子铁芯10和旋变定子11均为现有技术，其具体结构不再赘述；所述水冷机壳6的内壁连接有带绕组定子齿铁芯组件12，所述带绕组定子齿铁芯组件12位于左磁钢转子盘7和右磁钢转子盘8之间形成的间隔内；所述带绕组定子齿铁芯组件12的端部绕组三相线端子与设于水冷机壳6上的出线盒13内的接线板上的接线柱电连接；所述带绕组定子齿铁芯组件12的端部温度传感器引线和旋变定子11的低压线束与出线盒13上的航空插座电连接。

具体地，在本实施例中，如图2-9所示，所述带绕组定子齿铁芯组件12包括连接于水冷机壳6内的导热骨架121，所述导热骨架121的中部设有用于转轴1让位的让位孔122；所述导热骨架121上以环形阵列方式设有若干铁芯安装孔123，所述铁芯安装孔123为十二个，铁芯安装孔123呈水滴状；所述铁芯安装孔123内连接有带绕组定子齿铁芯124；所述带绕组定子齿铁芯124包括若干取向硅钢板1241叠加而成的定子齿铁芯，所述定子齿铁芯的外壁上绕设有绕组线圈1242，绕组线圈1242与定子齿铁芯之间设有0.3mm的绝缘纸。

进一步地，在本实施例中，取向硅钢板1241的材质为30SQG120；带绕组定子齿铁芯124的长度为65mm，轴向长度方向为导磁方向；带绕组定子齿铁芯组件12为12槽、8极、a＝4、8-0.9和30匝。

进一步地，在本实施例中，所述后端盖5的内侧设有后轴承内盖9，后轴承内盖9将右轴承3进行限位。

进一步地，在本实施例中，所述右磁钢转子盘8的结构与左磁钢转子盘7的结构相对称；所述左磁钢转子盘7包括磁钢转子盘本体71，所述磁钢转子盘本体71上设有与转轴1相配合的转子盘安装孔72；所述磁钢转子盘本体71上设有固定安装孔73，用于左磁钢转子盘7的固定安装；所述磁钢转子盘本体71上按环形阵列方式设有若干磁钢槽74，磁钢槽74的数量为八个；磁钢槽74上连接有磁钢14，，左磁钢转子盘7上的磁钢14呈N、S极交替排布，充磁方向为轴向方向，右磁钢转子盘8上的磁钢14呈S、N极交替排布，充磁方向为轴向方向，且左磁钢转子盘7和右磁钢转子盘8上的磁钢14相对面的极性正好相反，以产生闭合磁路。

转子装配时，先装右磁钢转子盘8，将转子从后端，即电机右侧，装入转子；装入转子后，再从前端即左侧，装入左磁钢转子盘7，再装上前端盖4。

如图10所示，定子铁芯磁密云图；带绕组定子齿铁芯组件12采用只有齿部，无定子轭，硅钢片采用取向硅钢板，带绕组定子齿铁芯组件12用量只有传统永磁电机的16％，材料大大节省，同时采用取向硅钢板，铁损更小，可实现高导磁，功率密度可提高40％；定子齿铁芯由矩形的取向硅钢板叠压而成，取向硅钢板利用率可以达到95％以上；比传统电机的利用率提高近一倍；由于铁损低，电机效率较传统永磁电机的效率更高。绕组线圈采用集中绕组，定子齿铁芯为外圈为大半圆形，内圈为小半圆形，中间为倒梯形，线圈的有效长度较长，绕组端部较小或近似为零，绕组重量轻，电阻小，铜损低。

在定子齿铁芯上绕上集中绕组线圈，带绕组定子齿铁芯组件12，放入到导热材料制成的带绕组定子齿铁芯组件12的导热骨架中，再用导热胶将它们固化成一个整体；导热骨架再热套到水冷机壳内；由此巧妙的利用传统工艺的水冷机壳，或风冷机壳；同时也解决了轴向磁场电机散热困难的问题。

磁钢设计成N、S极交替布置，磁钢为厚度方向充磁，此时转子磁极需要转子磁轭；较海尔贝克磁路也可以设计成相邻二块磁钢同为N、N极和S、S极，磁钢为圆弧或弦长方向充磁，此时，转子磁极无需转子磁轭，但同样需要磁钢固定盘；磁钢呈N、S极交替布置，磁钢用量较省，磁钢厚度较薄，导磁钢板即为导磁磁路，也是磁钢固定圆盘；而海尔贝克磁路的磁路分布成相邻二块磁钢同为N、N极和S、S极，充磁方向为圆弧或弦长的，磁钢用量较多，磁钢厚度较厚。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

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”、“设有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其特征在于，其包括：转轴(1)，所述转轴(1)的左右两侧分别通过左轴承(2)和右轴承(3)连接有前端盖(4)和后端盖(5)；所述前端盖(4)和后端盖(5)之间连接有水冷机壳(6)；所述转轴(1)靠近左轴承(2)上固定连接有左磁钢转子盘(7)，转轴(1)靠近右轴承(3)上固定连接有右磁钢转子盘(8)；左磁钢转子盘(7)和右磁钢转子盘(8)相对设置，左磁钢转子盘(7)和右磁钢转子盘(8)的内侧分别设有磁钢(14)；左磁钢转子盘(7)和右磁钢转子盘(8)之间有间隔；所述转轴(1)的右端固定连接有旋变转子铁芯(10)，所述后端盖(5)上设有与旋变转子铁芯(10)相配合的旋变定子(11)，所述水冷机壳(6)的内壁连接有带绕组定子齿铁芯组件(12)，所述带绕组定子齿铁芯组件(12)位于左磁钢转子盘(7)和右磁钢转子盘(8)之间形成的间隔内；所述带绕组定子齿铁芯组件(12)的端部绕组三相线端子与设于水冷机壳(6)上的出线盒(13)内的接线板上的接线柱电连接；所述带绕组定子齿铁芯组件(12)的端部温度传感器引线和旋变定子(11)的低压线束与出线盒(13)上的航空插座电连接；

所述带绕组定子齿铁芯组件(12)包括连接于水冷机壳(6)内的导热骨架(121)，所述导热骨架(121)的中部设有用于转轴(1)让位的让位孔(122)；所述导热骨架(121)上以环形阵列方式设有若干铁芯安装孔(123)，所述铁芯安装孔(123)内连接有带绕组定子齿铁芯(124)；所述带绕组定子齿铁芯(124)包括若干取向硅钢板(1241)叠加而成的定子齿铁芯，所述定子齿铁芯的外壁上绕设有绕组线圈(1242)；

所述右磁钢转子盘(8)的结构与左磁钢转子盘(7)的结构相对称；所述左磁钢转子盘(7)包括磁钢转子盘本体(71)，所述磁钢转子盘本体(71)上设有与转轴(1)相配合的转子盘安装孔(72)；所述磁钢转子盘本体(71)上设有固定安装孔(73)，用于左磁钢转子盘(7)的固定安装；所述磁钢转子盘本体(71)上按环形阵列方式设有若干磁钢槽(74)；磁钢槽(74)上连接有磁钢(14)，左磁钢转子盘(7)上的磁钢(14)呈N、S极交替排布，充磁方向为轴向方向，右磁钢转子盘(8)上的磁钢(14)呈S、N极交替排布，充磁方向为轴向方向，且左磁钢转子盘(7)和右磁钢转子盘(8)上的磁钢(14)相对面的极性正好相反，以产生闭合磁路。

2.如权利要求1所述的一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其特征在于：所述绕组线圈(1242)与定子齿铁芯之间设有0.3mm的绝缘纸。

3.如权利要求1所述的一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其特征在于：所述后端盖(5)的内侧设有后轴承内盖(9)。

4.如权利要求1所述的一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其特征在于：所述铁芯安装孔(123)为十二个，铁芯安装孔(123)呈水滴状。

5.如权利要求1所述的一种定子无轭双盘转子轴向磁场电机，其特征在于：所述磁钢槽(74)的数量为八个。

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