本發(fā)明涉及一種永磁同步電機(jī)，具體為一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)，屬于電機(jī)制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)方式有集中式驅(qū)動(dòng)以及輪轂式驅(qū)動(dòng)方式。集中式驅(qū)動(dòng)方式，就是將傳統(tǒng)燃油汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)代替，保留原來(lái)整套機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，而輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的不同之處在于它舍去了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上驅(qū)動(dòng)電機(jī)與車輪直接相連或直接安裝在車輪上。輪轂驅(qū)動(dòng)方式自身的特點(diǎn)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能也提出了更高的要求：(1)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大，以此滿足電動(dòng)汽車啟動(dòng)工況和加速工況響應(yīng)快、爬坡能力強(qiáng)等要求。(2)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，以滿足電動(dòng)汽車頻繁啟動(dòng)與停車、加速與減速，低速或爬坡等駕駛需求。(3)調(diào)速范圍寬(4)過(guò)載能力強(qiáng)(5)高效工作區(qū)寬(6)動(dòng)態(tài)制動(dòng)能力強(qiáng)，以滿足電動(dòng)汽車緊急制動(dòng)等情況，且具有回收制動(dòng)能量機(jī)制。

如何設(shè)計(jì)出滿足以上要求的輪轂電機(jī)一直是人們研究的焦點(diǎn)，一種新型雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)高功率密度永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)、制造及其應(yīng)用于電動(dòng)汽車輪轂電機(jī)的控制系統(tǒng)研究對(duì)于電動(dòng)汽車牽引系統(tǒng)具有重要的意義。

專利cn103640470a提供了一種用于車輛輪轂驅(qū)動(dòng)的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電機(jī)含有齒輪傳動(dòng)裝置與離合器裝置，且由于轉(zhuǎn)子繞組需要電刷進(jìn)行供電，存在可靠性不高，維護(hù)成本高等問(wèn)題。

專利cn203352396u《一種雙定子電機(jī)》給出了一種具有雙定子結(jié)構(gòu)的新型電機(jī)，其轉(zhuǎn)子為杯狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在第一定子和第二定子之間，通過(guò)第一、第二兩個(gè)永磁體共同作用實(shí)現(xiàn)急停急轉(zhuǎn)，精度控制高。新型雙饋電動(dòng)機(jī)采用同心式雙定子結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，即內(nèi)、外定子和轉(zhuǎn)子嵌套的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)單定子永磁無(wú)刷電機(jī)相比,在改善性能的同時(shí),電機(jī)的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，其內(nèi)外電機(jī)磁場(chǎng)耦合，增加了控制的難度。

專利cn106300713a提出了一種用于雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子鐵心，其由外定子和多個(gè)可拆卸的內(nèi)定子組成，定子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，且內(nèi)定子由多個(gè)可拆卸的單個(gè)定子軛部扣合而成，內(nèi)定子機(jī)械強(qiáng)度欠佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種降低制造成本，提高電機(jī)功率密度和效率的新型雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)，所述永磁同步電機(jī)具有無(wú)刷、無(wú)需夾式離合器和機(jī)械差速器且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的特點(diǎn)，用于電動(dòng)汽車可以減少二氧化碳排放量，改善生活環(huán)境，對(duì)推廣電動(dòng)汽車具有積極意義。當(dāng)然，其應(yīng)用范圍不局限于輪轂電機(jī)電動(dòng)汽車，其他類似的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)同樣適用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子、定子和內(nèi)轉(zhuǎn)子；所述外轉(zhuǎn)子位于定子外側(cè)，所述外轉(zhuǎn)子與定子之間設(shè)有外氣隙；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于定子內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與定子之間設(shè)有外氣隙；所述定子外側(cè)和內(nèi)側(cè)均設(shè)有均勻分布的開(kāi)槽，所述定子外側(cè)開(kāi)槽上安裝有定子外層繞組，所述定子內(nèi)側(cè)開(kāi)槽上安裝有定子內(nèi)層繞組；所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)設(shè)有均勻分布的外轉(zhuǎn)子永磁體，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子外側(cè)設(shè)有均勻分布的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體；所述定子通過(guò)定子支撐件與電機(jī)軸剛性連接；所述外轉(zhuǎn)子通過(guò)內(nèi)外轉(zhuǎn)子連接件與內(nèi)轉(zhuǎn)子剛性連接，并通過(guò)前軸承和后軸承與電機(jī)軸剛性連接。

優(yōu)選的，所述外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子的橫截面均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的每塊外轉(zhuǎn)子永磁體與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體在靠近定子一側(cè)的端面上形成徑向截面指向軸心的磁極。

優(yōu)選的，所述外轉(zhuǎn)子永磁體與所述外轉(zhuǎn)子為表面嵌入的連接關(guān)系；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子為表面嵌入的連接關(guān)系。

優(yōu)選的，所述外轉(zhuǎn)子永磁體屬性一致且呈圓周均勻分布；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體屬性一致且呈圓周均勻分布；所述外轉(zhuǎn)子永磁體數(shù)目與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體一一對(duì)應(yīng)且數(shù)目相同，且外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子的兩側(cè)徑向側(cè)面與定子兩側(cè)徑向側(cè)面分別對(duì)應(yīng)共面且垂直于軸向；同一徑向截面里外轉(zhuǎn)子永磁體和對(duì)應(yīng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體徑向中心線共線。

優(yōu)選的，所述定子外層繞組與所述定子內(nèi)層繞組為同相位繞組。

優(yōu)選的，所述定子外層繞組與所述定子內(nèi)層繞組相互獨(dú)立使用或者串聯(lián)使用。

優(yōu)選的，所述電機(jī)軸通過(guò)脹緊套與聯(lián)軸器連接；所述聯(lián)軸器設(shè)有與外界固定連接的結(jié)構(gòu)，連接結(jié)構(gòu)不局限于法蘭盤結(jié)構(gòu)，可設(shè)有其他連接結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述外轉(zhuǎn)子通過(guò)外轉(zhuǎn)子支撐件與后軸承連接，并通過(guò)后軸承與電機(jī)軸剛性連接。

優(yōu)選的，所述外轉(zhuǎn)子支撐件上安裝剎車盤，配合安裝在聯(lián)軸器上的剎車鉗形成剎車機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述電機(jī)還包括位置傳感器，所述位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器包括旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)變壓器定子和旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子固定座；所述旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子安裝在所述旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子固定座上，隨電機(jī)外轉(zhuǎn)子及內(nèi)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子安裝在電機(jī)軸的內(nèi)壁側(cè)。

優(yōu)選的，所述定子的內(nèi)部設(shè)有散熱介質(zhì)管道，所述散熱介質(zhì)管道的出口處設(shè)置有防水格蘭頭。

優(yōu)選的，所述定子通過(guò)定子固定螺絲與所述定子支撐件連接。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)由于本發(fā)明提供的一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的定子電樞繞組(定子內(nèi)層繞組和定子外層繞組)不旋轉(zhuǎn)，因而避免了采用電刷和滑環(huán)進(jìn)行供電的問(wèn)題，提高了所在系統(tǒng)的可靠性，降低了維護(hù)成本；

(2)提出一種新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于加工。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)不局限于實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)徑向截面示意圖；

圖3為本發(fā)明的兩個(gè)定子繞組中對(duì)應(yīng)相繞組磁動(dòng)勢(shì)及合成圖。

附圖中標(biāo)記為：1、外轉(zhuǎn)子，2、內(nèi)外轉(zhuǎn)子連接件，3、定子；4、定子固定螺絲，5、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體，6、內(nèi)轉(zhuǎn)子，7、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子，8旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子固定座，9、電機(jī)軸，10、前軸承，11、后軸承，12、防水格蘭頭，13、脹緊套，14、聯(lián)軸器，15、剎車盤，16、剎車鉗，17、外轉(zhuǎn)子支撐件，18、定子支撐件，19、定子內(nèi)層繞組，20、外轉(zhuǎn)子永磁體，21、定子外層繞組，22、旋轉(zhuǎn)變壓器定子。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參見(jiàn)圖1所示，一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)，包括外轉(zhuǎn)子1、定子3和內(nèi)轉(zhuǎn)子6；所述外轉(zhuǎn)子1位于定子3外側(cè)，所述外轉(zhuǎn)子1與定子3之間設(shè)有外氣隙；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子6位于定子3內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子6與定子3之間設(shè)有外氣隙；所述定子3外側(cè)和內(nèi)側(cè)均設(shè)有均勻分布的開(kāi)槽，所述定子3外側(cè)開(kāi)槽上安裝有定子外層繞組21，所述定子3內(nèi)側(cè)開(kāi)槽上安裝有定子內(nèi)層繞組19；所述外轉(zhuǎn)子1內(nèi)側(cè)設(shè)有均勻分布的外轉(zhuǎn)子永磁體20，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子6外側(cè)設(shè)有均勻分布的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體5；所述定子3通過(guò)定子支撐件18與電機(jī)軸9剛性連接；所述外轉(zhuǎn)子1通過(guò)內(nèi)外轉(zhuǎn)子連接件2與內(nèi)轉(zhuǎn)子6剛性連接，并通過(guò)前軸承10和后軸承11與電機(jī)軸9剛性連接。在裝配成型之后，所述外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子6位于外側(cè)，定子3位于外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子6的里側(cè)。

具體的，所述電機(jī)是將外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子6和定子3嵌套在一起組成一個(gè)同心式結(jié)構(gòu)的電機(jī)，該電機(jī)具有兩層氣隙，兩層氣隙中的磁通共用定子的鐵心磁路。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)的外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子6是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，采用嵌入式結(jié)構(gòu)將外轉(zhuǎn)子永磁體20和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體5嵌入內(nèi)外轉(zhuǎn)子靠近定子的一側(cè)，參見(jiàn)圖2所示，所述外轉(zhuǎn)子1和內(nèi)轉(zhuǎn)子6的鐵心均采用硅鋼疊片疊壓而成，硅鋼疊片由模具沖壓或者線切割制備。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)的定子3由定子內(nèi)層和定子外層組成，參見(jiàn)圖2所示，內(nèi)層定子槽數(shù)與外層定子槽數(shù)一致且一一對(duì)應(yīng)，定子3鐵心采用硅鋼疊片疊壓而成，硅鋼疊片由模具沖壓或者線切割制備。

進(jìn)一步的，所述外轉(zhuǎn)子永磁體20屬性一致且呈圓周均勻分布；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體5屬性一致且呈圓周均勻分布；所述外轉(zhuǎn)子永磁體20數(shù)目與內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體5一一對(duì)應(yīng)且數(shù)目相同，且外轉(zhuǎn)子1與內(nèi)轉(zhuǎn)子6的兩側(cè)徑向側(cè)面與定子兩側(cè)徑向側(cè)面分別對(duì)應(yīng)共面且垂直于軸向；同一徑向截面里外轉(zhuǎn)子永磁體20和對(duì)應(yīng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體5徑向中心線共線。

進(jìn)一步的，所述定子外層繞組21與所述定子內(nèi)層繞組19為同相位繞組。

進(jìn)一步的，所述定子外層繞組21與所述定子內(nèi)層繞組19相互獨(dú)立使用或者串聯(lián)使用。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)軸9通過(guò)脹緊套13與聯(lián)軸器14連接；所述聯(lián)軸器14設(shè)有與外界固定連接的結(jié)構(gòu)，連接結(jié)構(gòu)不局限于法蘭盤結(jié)構(gòu)，可設(shè)有其他連接結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述外轉(zhuǎn)子1通過(guò)外轉(zhuǎn)子支撐件17與后軸承11連接，并通過(guò)后軸承11與電機(jī)軸9剛性連接。

進(jìn)一步的，所述外轉(zhuǎn)子支撐件17上安裝剎車盤15，配合安裝在聯(lián)軸器14上的剎車鉗16形成剎車機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)還包括位置傳感器，所述位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器包括旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子7、旋轉(zhuǎn)變壓器定子22和旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子固定座8；所述旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子7安裝在所述旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子固定座8上，隨電機(jī)外轉(zhuǎn)子1及內(nèi)轉(zhuǎn)子6同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)變壓器定子22安裝在電機(jī)軸9的內(nèi)壁側(cè)。

進(jìn)一步的，所述定子的內(nèi)部設(shè)有散熱介質(zhì)管道，所述散熱介質(zhì)管道的出口處設(shè)置有防水格蘭頭12。

進(jìn)一步的，所述定子3通過(guò)定子固定螺絲4與所述定子支撐件18連接。

本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子1、內(nèi)轉(zhuǎn)子6、內(nèi)外轉(zhuǎn)子連接件2、外轉(zhuǎn)子支撐件17、旋轉(zhuǎn)變壓器安裝座8、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子7連同安裝在外轉(zhuǎn)子支撐件17上的剎車盤15剛性連接形成一體式結(jié)構(gòu)作為電機(jī)的轉(zhuǎn)子體，是電機(jī)唯一的機(jī)械端口；本發(fā)明的定子3、定子支撐件18、電機(jī)軸9以及聯(lián)軸器14、旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子7等構(gòu)件剛性連接構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)作為電機(jī)的定子體，是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。

本發(fā)明提出的一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的定子分別安裝有定子內(nèi)層繞組19和定子外層繞組21。當(dāng)定子外層繞組21通電時(shí)會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)fa1，并建立電樞磁場(chǎng)φa1；當(dāng)定子內(nèi)層繞組19通電時(shí)分別會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)fa3，并建立電樞磁場(chǎng)φa3；在定子內(nèi)層繞組19內(nèi)產(chǎn)生電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ea1和ea31，在定子外層繞組21內(nèi)產(chǎn)生電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ea3和ea13。其中，兩個(gè)定子繞組(定子外層繞組21和定子內(nèi)層繞組19)間電樞反應(yīng)的影響很小，因此，ea31及ea13可忽略不計(jì)。內(nèi)外轉(zhuǎn)子復(fù)合而成的永磁體磁動(dòng)勢(shì)f2及建立的勵(lì)磁磁場(chǎng)φ2也在定子外層繞組21和定子內(nèi)層繞組19中分別產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1和e3。由于兩個(gè)定子繞組共同作用將產(chǎn)生疊加性能。如圖3所示，一種雙轉(zhuǎn)子永磁同步電機(jī)的兩個(gè)定子繞組中對(duì)應(yīng)相繞組磁動(dòng)勢(shì)fa1和fa3空間矢量相差θ電角度，合成磁動(dòng)勢(shì)為fs。從圖3可看出，當(dāng)θ＝0時(shí)，fa1和fa3具有相同的相位，合成磁動(dòng)勢(shì)最大，電動(dòng)機(jī)將輸出最大的電磁轉(zhuǎn)矩。即定子內(nèi)層繞組19和定子外層繞組21中相應(yīng)繞組為同相位時(shí)，得到的電磁轉(zhuǎn)矩最大。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。