[發(fā)明專利]一種雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710560939.7
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107147263A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭新華;傅金源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K16/02
• 分類號(hào): H02K16/02;H02K1/27;H02K1/12;H02K7/102;H02K11/21;H02K29/06;H02K21/00
• 代理公司: 廈門(mén)市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司35204
• 代理人: 張松亭

技術(shù)領(lǐng)域

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。

發(fā)明內(nèi)容

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(pán)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(pán)，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)。