[發明專利]高功率密度大功率盤式驅動電機

無效

• 申請號: 201210049447.9
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102624176A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 黃平林;饒子凡
• 申請（專利權）人: 騰達電動科技鎮江有限公司
• 主分類號: H02K16/04
• 分類號: H02K16/04;H02K1/27;H02K5/20
• 代理公司: 鎮江京科專利商標代理有限公司 32107
• 代理人: 夏哲華

技術領域

本發明涉及電動機，具體是一種具有軸向磁通結構的高功率密度大功率盤式驅動電機。

背景技術

目前，軸向磁路的盤式永磁電動機具有多種實現形式，如：內轉子形——有兩個定子一個轉子；外轉子形——有兩個轉子，一個定子；單邊結構——一個轉子一個定子；多邊結構——具有多個轉子和多個定子。但以上結構都存在以下不足：

（1）就雙定子、單轉子的內轉子結構而言，永磁體需要直接嵌入到轉子盤中，因而轉子盤必須是不導磁材料并且具有很高的機械強度，而且磁鋼比較難以固定。在小型電機中，可采用高強度樹脂材料直接將永久磁鋼澆注成轉子盤的方法，但這種方法在電機轉子半徑較小時可行，而一旦換成大體積、大功率的電機就難以實現；文獻《高密度AFIR盤式車輪永磁電機設計》提出了一種采用不銹鋼支架固定磁鋼的方法，這種方法存在磁鋼定位困難，工藝復雜，機械強度小等不足；文獻《高功率密度盤式永磁同步電動機的設計與研究》中，采用在轉子軛鐵上雙面固定永久磁體的方法，利用永久磁體與軛鐵的吸力再通過強力膠水粘結固定，采用這種方法就必須采用較厚的轉子軛，以防止軛鐵的磁飽和，同時由于轉子軛鐵的存在，導致了電機的磁損耗增加，降低了電機的效率。

（2）對有兩個轉子，一個定子的外轉子結構，轉子盤必須是導磁材料，需要為永久磁體提供磁路，同時由于定子部件夾在兩個轉子盤中間，電機的冷卻面積大大減小，不利于設計成大功率水冷電機；

（3）一個定子、一個轉子的單邊結構，定子的冷卻面積不受影響，但由于轉子永久磁體和定子之間始終存在磁力作用，轉軸上具有很大的軸向磁拉力，增加了軸承的負荷，尤其不利于制作成大功率、大體積的電動機；

（4）對多轉子、多定子結構，電機結構將變得十分復雜，對加工工藝的要求大大提高，電機控制的難度變大，同時也增加了電機冷卻方式的復雜性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種克服現有軸向磁通電機的不足，提供一種體積小、重量輕、功率密度高、效率高的高功率密度大功率盤式驅動電機。

本發明的高功率密度大功率盤式驅動電機為具有雙定子、單轉子的軸向磁通結構，它包括安裝在外殼內的定子鐵芯和可旋轉的轉子盤；所述轉子盤包括轉子托盤和永磁體，轉子托盤為圓盤狀，轉子托盤的兩個端面上分別固定有永磁體，永磁體沿轉子托盤的圓周排列成環形；轉子盤兩側各有一個定子鐵芯，定子鐵芯中嵌有定子線圈，定子鐵芯與外殼兩端的端蓋固定連接；轉子盤兩端面上的永磁體分別與兩個定子鐵芯的內端面形成氣隙。

所述轉子托盤由不導磁的材料制成；所述永磁體分為兩種，一種是磁極方向與轉子托盤的盤面垂直的垂直磁極永磁體，另一種是磁極方向與轉子托盤的盤面平行的平行磁極永磁體；所述垂直磁極永磁體與平行磁極永磁體沿圓周交錯排布，即每兩個相鄰垂的直磁極永磁體之間有一個平行磁極永磁體，而每兩個相鄰的平行磁極永磁體之間也有一個垂直磁極永磁體；并且，每兩個相鄰的垂直磁極永磁體的磁極方向相反，每兩個相鄰的平行磁極永磁體的磁極方向也相反。

所述殼體兩端的端蓋上分別設置有冷卻水套。

由于采用以上技術方案，本發明具有如下優點：

（1）轉子磁鋼采用了雙面陣列分布，增加了磁鐵的有效面積和氣隙磁場強度，提高了電機的功率密度；

（2）非導磁材料的轉子托盤，沒有磁損耗，提高了電機的效率；由于轉子托盤不構成磁路，對厚度沒有限制，可減小電機的軸向長度；

（3）定子端面安裝冷卻水套，冷卻面積大，有效地提高了電機功率密度；

（4）兩個定子的線圈可進行串聯或并聯組合，電機可在不同的額定電壓下工作；

（5）電機體積小，重量輕，效率高，而且轉子重量輕，控制性能好，并能實現大功率化。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的轉子盤結構示意圖；

圖3是本發明實施例的一側永磁體在圖2的A向上的局部排列展開示意圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，該高功率密度大功率盤式驅動電機為具有雙定子、單轉子的軸向磁通結構，它包括安裝在外殼1內的定子鐵芯2和可旋轉的轉子盤3；所述轉子盤3包括轉子托盤31和永磁體32，轉子托盤為圓盤狀，轉子托盤的兩個端面上分別固定有永磁體32，永磁體32沿轉子托盤的圓周排列成環形；轉子盤3兩側各有一個定子鐵芯2，定子鐵芯中嵌有定子線圈，定子鐵芯2與外殼兩端的端蓋4固定連接；轉子盤3兩端面上的永磁體32分別與兩個定子鐵芯2的內端面形成氣隙。殼體1兩端的端蓋4上分別設置有冷卻水套5。

轉子托盤31由不導磁的材料制成；如圖3所示，轉子托盤上排列的永磁體32分為兩種，一種是磁極方向與轉子托盤的盤面垂直的垂直磁極永磁體321，另一種是磁極方向與轉子托盤的盤面平行的平行磁極永磁體322，圖3中的箭頭方向表示永磁體的磁極方向；所述垂直磁極永磁體321與平行磁極永磁體322沿圓周交錯排布，即每兩個相鄰垂的直磁極永磁體之間有一個平行磁極永磁體，而每兩個相鄰的平行磁極永磁體之間也有一個垂直磁極永磁體；并且，每兩個相鄰的垂直磁極永磁體的磁極方向相反，每兩個相鄰的平行磁極永磁體的磁極方向也相反。這樣的設置可以使磁場有效面集中在轉子托盤端面外側，以提高電機的功率密度。