[發(fā)明專(zhuān)利]一種組合鐵芯定子及雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710765385.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107425620B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程遠(yuǎn)雄;孟凡
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02K1/14
• 分類(lèi)號(hào): H02K1/14;H02K1/27;H02K3/18
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 王世芳;李智

本發(fā)明公開(kāi)了一種組合鐵芯定子及雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)，由組合鐵芯定子和具有倒U形環(huán)斷面結(jié)構(gòu)的雙邊盤(pán)式外轉(zhuǎn)子構(gòu)成。其中，所述組合鐵芯定子包括內(nèi)環(huán)鐵芯和外環(huán)鐵芯，由內(nèi)環(huán)鐵芯的外環(huán)面嵌入外環(huán)鐵芯的內(nèi)環(huán)面中而形成整體的定子結(jié)構(gòu)；所述的組合鐵芯定子在其軸向環(huán)斷面上有相貫通的繞線(xiàn)槽和嵌入的同一線(xiàn)圈；所述電機(jī)的雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)的倒U形環(huán)斷面結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，均勻分布有與所述組合鐵芯定子繞組對(duì)應(yīng)的永磁體。本發(fā)明增加了外環(huán)鐵芯定子與外轉(zhuǎn)子的圓周面上的永磁體配合，相當(dāng)于增加了一組電機(jī)，同時(shí)減少了每個(gè)繞組線(xiàn)圈的外端邊數(shù)量，電機(jī)轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大，銅損小，效率高，控制方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種組合鐵芯定子及雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)。

背景技術(shù)

盤(pán)式電機(jī)由于軸向尺寸小、徑向尺寸大，容納的繞組多，其功率密度大、力能指標(biāo)高，具有低速大轉(zhuǎn)矩的直驅(qū)特性，已在機(jī)器人直驅(qū)關(guān)節(jié)、電動(dòng)車(chē)輪、風(fēng)力發(fā)電、家用電器、艦船舵機(jī)等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

其中，帶鐵芯的單定子雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)還具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于定子鐵芯提供了高導(dǎo)磁率磁路，電機(jī)力能指標(biāo)比無(wú)鐵芯類(lèi)型高；單邊盤(pán)結(jié)構(gòu)的定子鐵芯引起很強(qiáng)的軸向鐵磁吸力，影響電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，而雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)結(jié)構(gòu)可使軸向鐵磁吸力獲得平衡；雙邊外轉(zhuǎn)子能提供近2倍的單邊盤(pán)結(jié)構(gòu)的力能指標(biāo)，功率密度更大；外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)因與被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件聯(lián)接方便，簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。因此，雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)是一種具有應(yīng)用潛力的電機(jī)類(lèi)型。

但是，現(xiàn)有的雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)也存在較突出的技術(shù)問(wèn)題。一方面，面向直驅(qū)型應(yīng)用，由于沒(méi)有了減速、變速裝置進(jìn)行力矩放大和速度調(diào)節(jié)，對(duì)電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度提出了更高的要求，而目前受永磁材料、電工材料、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)水平的限制，在功率與轉(zhuǎn)矩密度上盤(pán)式電機(jī)與實(shí)際工程應(yīng)用需求尚有較大差距。另一方面，由于定子鐵芯內(nèi)置，對(duì)其銅損和鐵損引起電機(jī)發(fā)熱，須設(shè)計(jì)內(nèi)置的冷卻措施，進(jìn)一步增加了電機(jī)軸向尺寸，降低了力能指標(biāo)。

因此，有效提高電機(jī)的力能指標(biāo)，對(duì)擴(kuò)大電機(jī)的應(yīng)用范圍，具有重要作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種組合鐵芯定子及雙邊外轉(zhuǎn)子盤(pán)式永磁同步電機(jī)，其目的在于充分利用電機(jī)徑向結(jié)構(gòu)空間條件，提高電機(jī)的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度，減小銅損，提高電機(jī)效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種組合鐵芯定子，包括：內(nèi)環(huán)鐵芯、外環(huán)鐵芯和多個(gè)繞組線(xiàn)圈；外環(huán)鐵芯中部區(qū)域軸向開(kāi)設(shè)有通孔，內(nèi)環(huán)鐵芯同軸安裝于該通孔內(nèi)；其特征在于，

外環(huán)鐵芯的外圓周面上設(shè)有互相平行且連通外環(huán)鐵芯兩端面的第一繞線(xiàn)槽；

內(nèi)環(huán)鐵芯的兩端面上均開(kāi)設(shè)有與第一繞線(xiàn)槽數(shù)量相等、位置一一對(duì)應(yīng)的第二繞線(xiàn)槽，且第二繞線(xiàn)槽與第一繞線(xiàn)槽相貫通；

每個(gè)繞組線(xiàn)圈均包括兩個(gè)第一繞組部、四個(gè)第二繞組部和兩個(gè)第三繞組部；在同一繞組線(xiàn)圈內(nèi)，兩個(gè)第一繞組部互相平行，每個(gè)第一繞組部的兩端分別連接一個(gè)第二繞組部的首端，兩個(gè)第一繞組部同側(cè)的第二繞組部的末端通過(guò)一個(gè)第三繞組部連接；第一繞組部安裝于第一繞線(xiàn)槽內(nèi)，第二繞組部安裝于第二繞線(xiàn)槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，內(nèi)環(huán)鐵芯由兩塊環(huán)狀鐵芯背向拼合而成。

進(jìn)一步地，第一繞線(xiàn)槽、第二繞線(xiàn)槽均為直槽，或者均為斜槽，或者為直槽與斜槽的組合；其中，延伸方向平行于外環(huán)鐵芯的軸向或者沿內(nèi)環(huán)鐵芯的徑向的槽稱(chēng)為直槽，否則，稱(chēng)為斜槽。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種盤(pán)式永磁同步電機(jī)，包括前述組合鐵芯定子。

進(jìn)一步地，前述盤(pán)式永磁同步電機(jī)包括雙邊外轉(zhuǎn)子；雙邊外轉(zhuǎn)子具有圓柱狀空腔，組合鐵芯定子同軸安裝于圓柱狀空腔內(nèi)；圓柱狀空腔的圓柱面和兩個(gè)端面上均設(shè)有與繞組線(xiàn)圈對(duì)應(yīng)配合的永磁體。