一種無軛閉口槽多盤式永磁電的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無軛閉口槽多盤式永磁電機，其包括由轉軸、軸承、前端蓋、后端蓋以及機殼共同構成的電機外殼、同轉軸固定的多個轉子以及位于相鄰轉子之間的多個定子，定子由兩個定子外齒、位于兩個定子外齒之間的定子內(nèi)齒、定子內(nèi)塞、定子外塞和繞組構成無軛閉口槽結構，轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤以及貼合在轉子盤上的扇形永磁體，本實用新型提出的無軛閉口槽多盤式永磁電機，具有提高槽滿率、節(jié)約鐵心材料、提高轉矩品質、提高轉矩密度和提高系統(tǒng)低速、輕載等整體運行效率的優(yōu)點。
【專利說明】—種無輛閉口槽多盤式永磁電機

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電機【技術領域】，更具體地，涉及一種多盤式永磁電機。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)在電動車最顯著的特點為頻繁地起停、加減速，而不是運行在某一恒速下，基于電動車的性能要求，要求其所用的電機系統(tǒng)具有較高的瞬時功率和功率密度，還應有較高的高低速綜合效率。軸向永磁電機由于其自身的特點非常適合電動汽車驅動場合，而多盤式永磁電機能進一步提高轉矩密度和瞬時功率，也能通過繞組換接有效地解決驅動系統(tǒng)在低速、低負載工況下效率低的問題。
[0003]實用新型專利201210147618.1公開了一種模塊化多盤式永磁無刷電動機，該電機內(nèi)至少設置兩個定子動力模塊，采用扇-環(huán)混合式繞組、雙向斜極，實現(xiàn)模塊化控制。專利200920189389.3公布了一種電動車用多盤式永磁輪轂電機結構，其特點在于由四個兩兩相對的定子鐵心構成的兩組定子，兩個單面轉子盤和一個雙面轉子盤組成轉子盤，單面盤式轉子通過電機主軸固定在電機的兩頭，雙面轉子盤位于兩組定子的中間，雙面轉子盤與單面轉子盤同軸固定。以上兩項專利均提出了一種多盤式永磁電機，但結構復雜，存在定子鐵心軛部，材料利用率不夠高，對系統(tǒng)效率有一定的影響。
[0004]此外，現(xiàn)有的多盤式永磁電機的齒槽轉矩一般由其中單盤電機所產(chǎn)生的齒槽轉矩疊加而成，齒槽轉矩大，對電機運行的可靠性、控制定位精度等都帶來了不利的影響，并引起振動、噪聲等問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種既能提高材料利用率，又能夠提高轉矩品質、轉矩密度和系統(tǒng)效率的無軛閉口槽多盤式永磁電機。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種無軛閉口槽多盤式永磁電機，包括同轉軸固定的多個轉子、位于相鄰轉子之間的多個定子，以及由轉軸、軸承、前端蓋、后端蓋和機殼共同構成的電機外殼，其中，
[0007]所述定子各自由定子外齒、定子內(nèi)齒、定子內(nèi)塞、定子外塞和繞組共同組成，其中定子外齒的數(shù)量為2個，它們呈圓盤狀結構且相互對置，并在其中心位置設有相互對準的軸孔；定子內(nèi)塞呈現(xiàn)直徑與所述軸孔相同的環(huán)狀結構，并沿著定子外齒的軸孔外緣聯(lián)接在兩個定子外齒之間；定子外塞呈現(xiàn)直徑與定子外齒相同的且具有開口的環(huán)狀結構，并沿著定子外齒的外緣聯(lián)接在兩個定子外齒之間，定子內(nèi)塞(12)、定子外塞(7)與定子外齒(8)均通過螺孔(20)用螺釘固定，繞組則相應纏繞在定子內(nèi)齒上；此外，在定子外齒的圓盤狀結構端面上，具有多個位于軸孔外緣與定子外齒外緣之間并沿著周向間隔設置的內(nèi)齒槽，并在相鄰的內(nèi)齒槽之間加工有沿徑向排列的多個圓形通孔；定子內(nèi)齒則通過位于其兩端且與內(nèi)齒槽相匹配的凸起嵌合在內(nèi)齒槽之間，由此保持聯(lián)接在定子外齒之間，形成無軛閉口槽定子結構；
[0008]所述轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤，這多個轉子盤由靠近電機前端面的前端單面轉子盤、靠近電機后端面的后端單面轉子盤以及位于兩者之間的多個雙面轉子盤共同組成，并且在所述前端單面轉子盤的內(nèi)側端面、所述后端單面轉子盤的內(nèi)側端面，以及所有所述雙面轉子盤的內(nèi)外兩個端面上均設置有沿著周向均勻間隔的多個扇形永磁體。
[0009]作為進一步優(yōu)選地，所述扇形永磁體與其所在的轉子盤同圓心，并且它的斜極角度α滿足此外，相鄰兩轉子盤上的扇形永磁體的軸向錯開角度β滿足定子槽數(shù)
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疋卞槽數(shù)
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[0010]作為進一步優(yōu)選地，所述定子外齒采用電工磁鐵制作。
[0011]作為進一步優(yōu)選地，所述定子內(nèi)齒由軟磁復合材料經(jīng)粉末冶金的方法加工而成。
[0012]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果:
[0013]1.無定子軛部結構，定子直接由定子外齒和定子內(nèi)齒構成，消除了定子軛部，定子節(jié)省了鐵心材料，也減少了定子鐵耗，提高了電機轉矩密度和效率；
[0014]2.定子為閉口槽結構,定子槽內(nèi)結構為兩塊定子外齒和定子內(nèi)齒組合而成,不存在傳統(tǒng)中為了繞線而開的槽口，繞組直接繞在定子內(nèi)齒上，繞線簡單、槽滿率高，在簡化結構和降低工藝和的同時，也改善氣隙磁密，降低渦流損耗，大大地降低了齒槽轉矩和提高了電機效率，而定子外齒由電工磁鐵構成存在一系列小孔的片狀結構，大小孔既減少了漏磁效應，又改善了電機的冷卻效果；
[0015]3.轉子采用組合式斜極結構，通過多層永磁體不同的斜極方向和軸向相對位置關系組合而成，既改善氣隙磁密，降低齒槽轉矩，同時提高反電勢的正弦度，進一步降低轉矩脈動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機結構示意圖；
[0017]圖2為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子結構示意圖；
[0018]圖3為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子剖面結構示意圖；
[0019]圖4為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子外齒示意圖；
[0020]圖5為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子內(nèi)齒示意圖；
[0021]圖6為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機的定子外塞示意圖；
[0022]圖7為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機中的定子內(nèi)塞示意圖；
[0023]圖8為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機中的永磁體組合式斜極整體示意圖；
[0024]圖9為本實用新型無軛閉口槽多盤式永磁電機中的永磁體組合式斜極局部示意圖。
[0025]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中:
[0026]I 一轉軸、2 —前端蓋、3 —前端單面轉子盤、4 一機殼、5 —定子固鍵、6 —第二個定子、7 —定子外塞、8 —定子外齒、9 一扇形永磁體、10 —后端單面轉子盤、11 一后端蓋、12 —定子內(nèi)塞、13 —傳感器磁環(huán)、14 一軸承、15 —雙面轉子盤、16 —第一定子、17 —定子內(nèi)齒、18—圓形通孔、19-內(nèi)齒槽、20-螺孔、21-出線孔、22-出氣孔、23-繞組

【具體實施方式】
[0027]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0028]如圖1所示，無軛閉口槽多盤式永磁電機包括由轉軸1、軸承14、前端蓋2、后端蓋11以及機殼4共同構成的電機外殼、同轉軸間隔設置的三個轉子盤3、10、15以及位于相鄰兩轉子之間的兩個盤式定子6、16,定子通過定子固鍵5固定在機殼4上,定子固鍵5固定在機殼4中心位置,永磁體9粘結在轉子盤3、10、15上,構成主磁極,傳感器磁環(huán)13固定在后端蓋11上。
[0029]如圖2所示，定子6由兩個定子外齒8、位于兩個定子外齒8之間的定子內(nèi)齒17、定子內(nèi)塞12、定子外塞7和繞組23共同組成，其中定子外齒8的數(shù)量為2個，它們呈圓盤狀結構且相互對置，并在其中心位置設有相互對準的軸孔；定子內(nèi)塞12呈現(xiàn)直徑與所述軸孔相同的環(huán)狀結構(如圖7所示)，并沿著定子外齒8的軸孔外緣聯(lián)接在兩個定子外齒8之間；定子外塞17呈現(xiàn)直徑與定子外齒8相同的且具有開口的環(huán)狀結構(如圖6所示)，并沿著定子外齒8的外緣聯(lián)接在兩個定子外齒8之間，繞組23則相應纏繞在定子內(nèi)齒17上；定子內(nèi)塞12、定子外塞7與定子外齒8通過螺孔20用螺釘固定，各個盤式定子的各相繞組獨立引出。
[0030]如圖4所示，在定子外齒8的圓盤狀結構端面上，具有多個位于軸孔外緣與定子外齒8外緣之間并沿著周向間隔設置的內(nèi)齒槽19，并在相鄰的內(nèi)齒槽19之間加工有沿徑向排列的四個由電工磁鐵構成的圓形通孔18 ;定子內(nèi)齒17則通過位于其兩端且與內(nèi)齒槽相匹配的凸起嵌合在內(nèi)齒槽19之間，由此保持聯(lián)接在定子外齒8之間，形成無軛閉口槽定子結構。定子內(nèi)齒結構如圖5所示。
[0031]如圖8所示，轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤，這多個轉子盤由靠近電機前端面的前端單面轉子盤3、靠近電機后端面的后端單面轉子盤10以及位于兩者之間的雙面轉子盤15共同組成，并且在前端單面轉子盤3的內(nèi)側端面、后端單面轉子盤10的內(nèi)側端面，以及雙面轉子盤15的內(nèi)外兩個端面上均設置有沿著周向均勻間隔的多個扇形永磁體9,扇形永磁體與其所在的轉子盤同圓心,并且它的斜極角度α
m&a <山之二； I*外，前端單面轉子齒;3與雙面轉子齒；is ±的扇形茲體的軸向錯開疋子槽數(shù)

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角度β滿足71^^，并且前端單面轉子盤與后端單面轉子盤3上的扇形永磁鐵軸向定子槽數(shù)錯開角度為O。需要說明的是，前端單面轉子盤3與后端單面轉子盤10之間還可以設置多






^(SO11'卜個雙面轉子盤，相鄰兩轉子盤上的扇形永磁體的軸向錯開角度β均滿足βU’V二,ν，并


疋子槽數(shù)且保證相間隔一個轉子盤的兩轉子盤上的扇形永磁鐵軸向錯開角度為O。
[0032]如圖9所示，扇形永磁體斜極角度α即為扇形永磁體外弧上的一端點和圓心的連線與其內(nèi)弧上與外弧端點同側的一端點和圓心連線的夾角；相鄰兩轉子盤上的扇形永磁體軸向錯開角度β即為前后兩相鄰扇形永磁體的兩對稱軸線的夾角。
[0033]此外，電機的兩個盤式定子的繞組獨立引出，構成相互獨立的控制支路，可根據(jù)實際需求進行串并聯(lián)切換，并分配各自的功率；每個盤式定子的三相繞組獨立引出，并不在內(nèi)部進行Y聯(lián)接或者△聯(lián)接，在具體的應用場合可根據(jù)具體實際要求進行Y-△切換，通過合理分配兩盤的功率以提高整體效率。
[0034]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種無軛閉口槽多盤式永磁電機，包括同轉軸固定的多個轉子、位于相鄰轉子之間的多個定子，以及由轉軸⑴、軸承(14)、前端蓋(2)、后端蓋(11)和機殼⑷共同構成的電機外殼，其特征在于， 所述定子各自由定子外齒(8)、定子內(nèi)齒(17)、定子內(nèi)塞(12)、定子外塞(7)和繞組(23)共同組成，其中定子外齒(8)的數(shù)量為2個，它們呈圓盤狀結構且相互對置，并在其中心位置設有相互對準的軸孔；定子內(nèi)塞(12)呈現(xiàn)直徑與所述軸孔相同的環(huán)狀結構，并沿著定子外齒(8)的軸孔外緣聯(lián)接在兩個定子外齒(8)之間；定子外塞(17)呈現(xiàn)直徑與定子外齒(8)相同的且具有開口的環(huán)狀結構，并沿著定子外齒(8)的外緣聯(lián)接在兩個定子外齒(8)之間，定子內(nèi)塞(12)、定子外塞(7)與定子外齒(8)均通過螺孔(20)用螺釘固定，繞組(23)則相應纏繞在定子內(nèi)齒(17)上；此外，在定子外齒(8)的圓盤狀結構端面上，具有多個位于軸孔外緣與定子外齒(8)外緣之間且沿著周向間隔設置的內(nèi)齒槽(19)，并在相鄰的內(nèi)齒槽(19)之間加工有沿徑向排列的多個圓形通孔(18);定子內(nèi)齒(17)則通過其兩端的凸起嵌合在內(nèi)齒槽(19)之間，由此保持聯(lián)接在定子外齒(8)之間，形成無軛閉口槽定子結構； 所述轉子為組合式斜極結構，包括沿軸向間隔分布且同軸的多個轉子盤，這多個轉子盤由靠近電機前端面的前端單面轉子盤(3)、靠近電機后端面的后端單面轉子盤(10)以及位于兩者之間的多個雙面轉子盤(15)共同組成，并且在所述前端單面轉子盤(3)的內(nèi)側端面、所述后端單面轉子盤的內(nèi)側端面，以及所有所述雙面轉子盤(15)的內(nèi)外兩個端面上均設置有沿著周向均勻間隔的多個扇形永磁體(9)。
2.如權利要求1所述的無軛閉口槽多盤式永磁電機，其特征在于，所述扇形永磁體與其所在的轉子盤同圓心，并且它的斜極角度α滿足α<；此外，相鄰兩轉子盤上

疋子槽數(shù)



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疋子槽數(shù)子盤上的扇形永磁鐵軸向錯開角度為O。
3.如權利要求1或2所述的無軛閉口槽多盤式永磁電機，其特征在于，所述定子外齒采用電工磁鐵制作。
【文檔編號】H02K16/00GK203942424SQ201420339371
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】楊凱, 魏續(xù)彪, 謝鴻欽 申請人:華中科技大學