[發(fā)明專利]一種雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110253017.8
• 申請(qǐng)日: 2021-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112910207A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉景林;陳穎康;官睿智;張超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K16/04
• 分類號(hào): H02K16/04;H02K1/12;H02K3/47;H02K1/27;H02K5/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 常威威

本發(fā)明提供了一種雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)，包括一個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)定子、一個(gè)機(jī)殼和兩個(gè)軸承。所述定子為雙側(cè)對(duì)稱無(wú)槽無(wú)鐵心結(jié)構(gòu)，包括端蓋與繞組，其中繞組為單層同心式短距繞組，與端蓋通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂直接粘結(jié)；所述轉(zhuǎn)子為表面內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，其中，轉(zhuǎn)軸為空心軸，與轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子架為一體成型結(jié)構(gòu)；所述機(jī)殼和端蓋均充當(dāng)磁路的一部分。本發(fā)明的盤式電機(jī)沒(méi)有齒槽轉(zhuǎn)矩和定子鐵心損耗，散熱性能優(yōu)良，機(jī)械強(qiáng)度高，可靠性強(qiáng)，提高了電機(jī)的效率、過(guò)載能力及功率密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)。

背景技術(shù)

由于制造工藝的提升和單邊磁拉力問(wèn)題的解決，盤式電機(jī)近年來(lái)獲得越來(lái)越多的關(guān)注，由于其結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車輛、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電等場(chǎng)合。現(xiàn)有的雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)的定子鐵心與端蓋為兩個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)，兩者往往需要通過(guò)復(fù)雜的定位環(huán)、定位孔、支撐架等結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定；現(xiàn)有的雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)為了減小電機(jī)磁路的磁阻，往往有定子鐵心結(jié)構(gòu)，由此帶來(lái)的磁滯和渦流損耗是不可避免的，對(duì)于極對(duì)數(shù)較多、運(yùn)行頻率較高的電機(jī)這一問(wèn)題更為嚴(yán)重，且定子鐵心的存在也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲，制約了電機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行和效率提升；傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電機(jī)繞組散熱困難，為了提高電機(jī)的過(guò)載能力，往往需要單獨(dú)設(shè)計(jì)冷卻液循環(huán)的管道，而這樣增加了電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度，因此尋找一種過(guò)載能力高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、顯著減小定子鐵心損耗的結(jié)構(gòu)拓?fù)溆葹橹匾?/p>

專利CN102130563A提出了“一種繞組為印刷電路板結(jié)構(gòu)的盤式永磁電機(jī)”，通過(guò)將繞線設(shè)計(jì)為PCB板，簡(jiǎn)化了定子組件及電機(jī)的結(jié)構(gòu)。但PCB板加工困難且該結(jié)構(gòu)繞組的電流受限，只適用于中小功率的電機(jī)。

專利CN207625414U提出了“一種Halbach型陣列永磁盤式無(wú)鐵芯空心軸電機(jī)”，通過(guò)將Halbach結(jié)構(gòu)引入該電機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)提升電機(jī)的功率密度。但該專利中的電機(jī)由于通電的電樞盤為轉(zhuǎn)動(dòng)部件，需要安裝電刷且對(duì)工藝要求較高，且Halbach陣列不易實(shí)現(xiàn)，工程化難度較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)定子鐵心損耗高、繞組散熱困難等不足，本發(fā)明提供一種新型雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)。能夠在減小定子鐵心損耗的同時(shí)提高電機(jī)的散熱能力，進(jìn)而提高電機(jī)的效率和過(guò)載能力。

一種雙定子單轉(zhuǎn)子盤式電機(jī)，包括一個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)定子、一個(gè)機(jī)殼和兩個(gè)軸承，其特征在于：定子為雙側(cè)對(duì)稱無(wú)槽無(wú)鐵心結(jié)構(gòu)，包括端蓋與繞組，其中，端蓋充當(dāng)定子軛，繞組為單層同心式短距繞組，節(jié)距為1，繞組與端蓋通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂直接粘結(jié)；轉(zhuǎn)子為表面內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子架、磁鋼，其中，轉(zhuǎn)軸為空心軸，與轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子架為一體成型結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述的端蓋包括凹臺(tái)、端蓋盤和端蓋沿，其中，凹臺(tái)用于放置軸承并對(duì)其進(jìn)行軸向限位，端蓋盤用于放置繞組并充當(dāng)定子軛部，端蓋沿用于和機(jī)殼連接。

進(jìn)一步地，所述的轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)有貫通的轉(zhuǎn)子槽，用于放置磁鋼，轉(zhuǎn)子槽的深度大于磁鋼的厚度，安裝時(shí)磁鋼沿軸向放入轉(zhuǎn)子槽中，磁鋼的上下表面與轉(zhuǎn)子槽的上下表面間留有等長(zhǎng)的軸向間隙，以環(huán)氧樹(shù)脂灌封。

進(jìn)一步地，所述的磁鋼采用扇形結(jié)構(gòu)，充磁方向?yàn)檩S向，沿圓周方向相鄰兩塊磁鋼的充磁方向相反。

進(jìn)一步地，所述的繞組由若干個(gè)同心線圈組成，單個(gè)線圈的兩個(gè)端部為同心圓弧且弧度相等，其兩個(gè)元件邊的延長(zhǎng)線交于同心圓弧的圓心，線圈端部圓弧對(duì)應(yīng)的機(jī)械角度θ滿足其中，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，α為電機(jī)的極弧系數(shù)。

進(jìn)一步地，電機(jī)有兩條磁通路徑，一條為任意磁鋼A—?dú)庀丁松w—?dú)庀丁配揂周向相鄰的磁鋼—?dú)庀丁松w—?dú)庀丁配揂，另一條為任意磁鋼A—?dú)庀丁松w—機(jī)殼—端蓋—?dú)庀丁配揂。