一种双转子径向永磁电动机

技术领域

本发明涉及永磁电动机技术领域，具体涉及一种双转子径向永磁电动机。

背景技术

电动机驱动设备应用领域广泛，其效率在很大程度上取决于电动机本身的重量。例如：飞机螺旋桨发动机，航天器设备，风力涡轮机，车辆车轮内部电气。

与所提出的发明最接近的类似物是在美国专利文件No.6924574中公开的电动机装置，该电动机装置包括两个转子，该转子至少有两个不同极性的永磁体磁性组件，以及一个定子，该定子的铁芯和绕组缠绕在两侧。

由于定子和转子组件在设备主体中放置的人机工程学较低，以及磁体的形状导致该设备的缺陷在于结构笨重且重量大，无法在不降低扭矩值的情况下减轻设备重量，并且由于目前永磁电机的功率密度已经越来越高，为保证电机的可靠性，必须解决电机的散热问题，因为温度的升高，可能会使定子线圈的绝缘性能下降或线圈烧毁，其寿命也会下降；然而传统风冷式散热机壳散热形式很单一、散热效率低，直接阻碍了永磁电动机功率的提升。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种双转子径向永磁电动机，克服了现有技术的不足，设计合理，通过定子机构内部流体的冷却可消除绕组全长的热量，从而大幅度提高工作效率。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种双转子径向永磁电动机，包括外转子、内转子、转子固定座、定子机构和定子固定座，所述外转子内表面上均匀固定安装有外转子永磁体，所述内转子外表面上均匀固定安装有内转子永磁体，所述转子固定座包括外转子固定环和内转子固定环，所述外转子固定环和内转子固定环之间通过连接板固定连接，所述外转子的端部固定安装在外转子固定环上，所述内转子的端部固定安装在内转子固定环上；

所述定子机构内嵌在外转子与内转子之间的间隙中，所述定子机构内设置有定子铁芯，所述定子铁芯的芯槽中插入陶瓷冷却管，所述陶瓷冷却管与冷却液通道相连通，所述冷却液通道设置在定子固定座内部，所述冷却液通道通过连接管连接到外部压缩机，所述内转子中间设置有外轴和内轴，所述外轴通过第一轴承与定子固定座相连接，所述内轴通过第二轴承与转子固定座相连接。

优选地，所述定子铁芯由若干角部段组装而成，且每段角部段交错排列，且每个角部段均由粘合或焊接在一起的定向铁磁钢板组成，所述定子机构与定子铁芯之间通过介电绝缘纸进行分隔。

优选地，所述定子机构包括上绕组和下绕组，所述上绕组和下绕组由六个独立线圈组成，每个线圈由两层组成，每层包括十二个二匝线圈，所述其中六个上定子线圈成与六个下定子线圈串联连接。

优选地，所述上绕组和下绕组的每个相线圈的横截面具有大致矩形的横截面。

优选地，所述外转子永磁体和内转子永磁体与定子铁芯之间的间隙中产生集中的交变磁场。

优选地，所述外转子永磁体和内转子永磁体数量均为偶数，且相互成对以相等的距离隔开，所述外转子永磁体和内转子永磁体的极数与外转子和内转子中槽数之比为2：6。

优选地，所述定子铁芯由电工钢的铁磁各向异性层压板、或电工钢的各向同性层压板、或非晶层压箔、或具有高磁导率的材料、绝缘粉末软磁复合材料制成。

优选地，所述定子固定座上安装转子位置传感器。

本发明提供了一种双转子径向永磁电动机。具备以下有益效果：电机的设计包含分布式绕组，其中最大可能地用70％的线圈填充定子机构的定子槽，转子的双重磁性组件以及通过定子铁芯闭合磁场的直接路径，在间隙中产生一个强大的磁场，这比带一个转子的标准电动机的磁场大30％。独特的冷却系统由位于定子铁芯内部的陶瓷冷却管组成，位于线圈的附近，并有效地消除了发动机运行过程中产生的热量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1 本发明的结构示意图；

图2 本发明的纵向剖视图；

图3 本发明的纵向截面图；

图4 本发明中成对磁体的纵向截面的角度尺寸视图；

图5 本发明中陶瓷冷却管和定子铁芯的安装结构示意图；

图6 本发明中定子芯和定子固定座的纵向截面图；

图7 本发明中两匝线圈的不同类型；

图8 本发明中上下绕组与连接引线组装的定子铁芯的视图；

图中标号说明：

1、外转子；2、内转子；3、转子固定座；4、定子机构；5、定子固定座；6、外转子永磁体；7、内转子永磁体；8、定子铁芯；9、陶瓷冷却管；10、冷却液通道；11、外轴；12、内轴；13、转子位置传感器；15、第一轴承；16、第二轴承；17、连接管；18、角部段；19、介电绝缘纸；31、外转子固定环；32、内转子固定环；33、连接板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-8所示，一种双转子径向永磁电动机，包括外转子1、内转子2、转子固定座3、定子机构4和定子固定座5，外转子1内表面上均匀固定安装有外转子永磁体6，内转子2外表面上均匀固定安装有内转子永磁体7，转子固定座3包括外转子固定环31和内转子固定环32，外转子固定环31和内转子固定环32之间通过连接板33固定连接，外转子1的端部固定安装在外转子固定环31上，内转子2的端部固定安装在内转子固定环32上；

定子机构4内嵌在外转子1与内转子2之间的间隙中，定子机构4内设置有定子铁芯8，定子铁芯8的芯槽中插入陶瓷冷却管9，陶瓷冷却管9与冷却液通道10相连通，冷却液通道10设置在定子固定座5内部，冷却液通道10通过连接管17连接到外部压缩机，内转子2中间设置有外轴11和内轴12，外轴11通过第一轴承15与定子固定座5相连接，内轴12通过第二轴承16与转子固定座3相连接。

在本实施例中，定子机构4包括上绕组和下绕组，上绕组和下绕组由六个独立线圈组成，每个线圈由两层组成，每层包括十二个二匝线圈，其中六个上定子线圈成与六个下定子线圈串联连接。

在本实施例中，上绕组和下绕组的每个相线圈的横截面具有大致矩形的横截面。

在本实施例中，外转子永磁体6和内转子永磁体7与定子铁芯8之间的间隙中产生集中的交变磁场。

在本实施例中，外转子永磁体6和内转子永磁体7数量均为偶数，且相互成对以相等的距离隔开，外转子永磁体6和内转子永磁体7的极数与外转子1和内转子2中槽数之比为2：6。

在本实施例中，定子固定座5上安装转子位置传感器13。用于外部连接管17和绕组的三相触点连接到定子固定座5上。

电机的运行方式如下：

本申请的电动机的工作原理是基于定子机构4中的电流与外转子永磁体6和内转子永磁体7的磁场之间的电磁相互作用。通过永磁体在磁体与定子铁芯8之间的间隙中产生集中的交变磁场。在本实施例中，外转子永磁体6和内转子永磁体7数量均为偶数，且相互成对以相等的距离隔开，外转子1和内转子2的极数相同，并由电动机的大小和它必须提供的转矩决定。磁场通过定子铁芯8闭合。定子机构4的上绕组和下绕组包括六个串联和并联连接的三相线圈，其中，对每相施加交变正弦或梯形电压，相移120°。定子机构4的电流由交流电压在外转子1和内转子2的磁场内产生，产生切向力，该切向力使转子旋转。在电流变化的一个周期中，外转子1和内转子2由外转子永磁体6和内转子永磁体7的两个磁极旋转。可以使用标准的无刷直流（BLDC）控制器来操作电动机。

在本实施例中，电机的设计包含分布式绕组，其中最大可能地用70％的线圈填充定子机构4的定子槽，转子的双重磁性组件以及通过定子铁芯8闭合磁场的直接路径，在间隙中产生一个强大的磁场，这比带一个转子的标准电动机的磁场大30％。独特的冷却系统由位于定子铁芯8内部的陶瓷冷却管9组成，位于线圈的附近，并有效地消除了发动机运行过程中产生的热量。

如图4所示为外转子永磁体6和内转子永磁体7的成对磁体的纵向截面的角度尺寸的视图，其中箭头表示永磁体中磁体的极性。所有磁体具有不同的形状，上组件和下组件分别位于彼此对立面，并且具有相同的极性。加和磁体磁场，减小磁场的闭合路径，以增加旧转子和两个转子之间的间隙中的强度。磁场强度的线穿过外转子永磁体6和内转子永磁体7，从而通过定子铁芯8以直线的方式相加并且闭合，从而缩短了路径，增加了磁场强度。

如图5-6所示，定子铁芯8的纵向截面，并在其中插入有陶瓷冷却管9，这些陶瓷冷却管9通过内部空心塑料连接器相互连接。冷却管位于定子铁心内部，紧邻绕组，冷却系统的这种设计可以有效地消除电机运行过程中产生的热量，从而增加单位质量和效率的力矩。陶瓷冷却管9不仅用于冷却液的循环，而且还用作通过环氧树脂胶固定定子铁芯8及其定子固定座5的主要元件。用于循环冷却液的冷却液通道10位于定子固定座5的内部，并通过连接管17连接到外部压缩机。冷却液通道10的数量等于定子槽的数量，并且冷却液通道10位于下部定子槽的上方和下方，以便不干扰磁场通过定子齿的闭合。

如图7所示，定子机构4的线圈由矩形绝缘线制成，并插入定子铁芯槽中以形成三相绕组。为了使线圈彼此连接，必须去除线圈末端的绝缘层。

如图8所示，为具有上绕组和下绕组与用于切换和连接三相电源的端子的定子铁芯8的视图。触点的端子被用于上下线圈切换各种方案。 Up_in_1-表示第一个两层上层线圈的输入，Up_out_1-表示第一个两层上层线圈的输出，下层也同理，Down_in_1-第一个两层下层线圈的输入，Down_out_1-第一个两层下层线圈的输出。

在本实施例中，定子铁芯8由若干角部段18组装而成，且每段角部段18交错排列，且每个角部段18均由粘合或焊接在一起的定向铁磁钢板组成，定子机构4与定子铁芯8之间通过介电绝缘纸19进行分隔。

定子铁芯8由电工钢的铁磁各向异性层压板、或电工钢的各向同性层压板、或非晶层压箔、或具有高磁导率的材料、绝缘粉末软磁复合材料制成。以减少涡流损耗，并增加旧液体与冷却液之间的换热。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。