无轭双绕组定子及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种无轭双绕组定子及电机。

背景技术

双定子电机由内外定子共同产生旋转磁场，在转子内外侧都有能量交换气隙，与传统单定子相比在外径一定的情况下，更能充分的利用电机内部空间，实现高功率密度、高效率和主机的薄型化。传统的双定子电机有双支撑双定子永磁同步曳引机和单定子双转子永磁同步曳引机两种。其中，双支撑双定子永磁同步曳引机采用两个定子和两个转子的结构，且两个定子和转子分别位于两个独立的腔室内，使得两个定子的磁场互不干涉，不存在磁场耦合，磁路上两个转子均需要一定的厚度。但是，双支撑双定子永磁同步曳引机采用两独立腔室分别放置定子的结构，无法实现主机薄型化，而且双定子电机的磁场独立，磁路上转子部分需要一定的厚度。单定子双转子永磁同步曳引机采用的无轭铁芯是固定在面向转子的内侧和外侧，并通过压板的方式或者螺栓的方式在面向转子侧实现连接。但是，单定子双转子永磁同步曳引机中固定结构不仅复杂，占用空间大，而且需要较高的加工精度满足装配要求。

发明内容

基于此，有必要针对传统的双支撑双定子永磁同步曳引无法实现主机薄型化，而单定子双转子永磁同步曳引机中固定结构需要较高的加工精度的问题，提供一种无轭双绕组定子及电机。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种无轭双绕组定子，包括：

安装本体；

铁芯单元，所述铁芯单元至少为两个，各个所述铁芯单元绕所述安装本体的轴线方向设置，各个所述铁芯单元均包括铁芯本体、第一线圈及第二线圈，所述铁芯本体沿所述安装本体的径向方向设置并固定于所述安装本体上，所述铁芯本体的两端分别设有第一齿部及第二齿部，各个所述第一齿部配合形成外定子，各个所述第二齿部配合形成内定子，所述第一线圈及所述第二线圈间隔绕设于所述铁芯本体上。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述铁芯本体包括依次设置的第一安装段、第二安装段及第三安装段，所述第一线圈绕设与所述第一安装段，所述第二线圈绕设于所述第三安装段，所述无轭双绕组定子还包括锁止件，所述锁止件用于将所述第二安装段与所述安装本体锁止连接。

在其中一个实施例中，所述安装本体设有第一环形凸起，所述第一环形凸起设有第一通孔，所述第二安装段设有与所述第一通孔对应设置的第二通孔，所述锁止件设置为螺栓，所述螺栓穿过所述第一通孔及所述第二通孔并将所述第二安装段与所述第一环形凸起锁止连接。

在其中一个实施例中，所述第一线圈与所述第二线圈以所述第二通孔为中心镜像分布。

在其中一个实施例中，所述无轭双绕组定子还包括第一绝缘骨架及第二绝缘骨架，所述第一绝缘骨架设置于所述第一安装段与所述第一线圈之间以进行隔离绝缘，所述第二绝缘骨架设置于所述第三安装段与所述第二线圈之间以进行隔离绝缘。

在其中一个实施例中，所述第一齿部的宽度及所述第二安装段的宽度均大于所述第一安装段的宽度，且沿所述安装本体的径向方向，所述第一安装段的长度与所述第一绝缘骨架的长度相适配；所述第二齿部的宽度及所述第二安装段的宽度均大于所述第三安装段的宽度，且沿所述安装本体的径向方向，所述第三安装段的长度与所述第二绝缘骨架的长度相适配。

在其中一个实施例中，所述安装本体设有沿所述安装本体的径向方向间隔设置的第一限位部及第二限位部，所述第一限位部用于与所述第一齿部限位配合，所述第二限位部用于与所述第二齿部限位配合。

在其中一个实施例中，所述第一限位部设置为第一卡槽，所述第一卡槽用于与所述第一齿部卡接配合，所述第二限位部设置为第二卡槽，所述第二卡槽用于与所述第二齿部卡接配合。

在其中一个实施例中，所述安装本体还设有间隔设置第二环形凸起及第三环形凸起，第一卡槽设置于所述第二环形凸起远离所述安装本体的一侧，所述第二环形凸起用于与所述第一绝缘骨架抵触配合，第二卡槽设置于所述第三环形凸起远离所述安装本体的一侧，所述第三环形凸起用于与所述第二绝缘骨架抵触配合。

另一方面，提供了一种电机，包括转子及所述的无轭双绕组定子，所述转子设有间隔设置的第一轭部及第二轭部，所述第一轭部靠近所述第二轭部的一侧设有第一永磁体以配合形成外转子结构，所述第二轭部靠近所述第一轭部的一侧设有第二永磁体以配合形成内转子结构，所述无轭双绕组定子对应间隔设置于所述外转子结构与所述内转子结构之间。

上述实施例中的无轭双绕组定子及电机，使用时，将无轭双绕组定子与转子对应装配形成电机，使得外转子结构正对外定子，内转子结构正对内定子，且第一线圈与第二线圈共用一个磁回路，保证电机能够提供平稳的转矩，提高了电机的可靠性及稳定性。并且，第一线圈与第二线圈间隔设置以实现物理隔离，使得第一线圈及第二线圈装配的容错能力增加，极大的降低了电机因第一线圈或第二线圈故障而导致的停机风险。另外，各个铁芯单元绕安装本体的轴线方向设置并均能够独立安装在安装本体上，一方面，节约了电磁空间，提升了电机的输出转矩，另一方面，相邻两个的铁芯单元之间的间距可控，降低电机输出转矩脉动，保证电机的输出转矩更加稳定，提高了电机的可靠性及稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例的无轭双绕组定子的结构示意图。

图2为图1的安装本体安装一个铁芯单元时的结构示意图。

图3为图1的铁芯单元的结构示意图。

附图标记说明：

10、无轭双绕组定子；100、安装本体；110、第一环形凸起；111、第一通孔；120、第二环形凸起；121、第一限位部；130、第三环形凸起；131、第二限位部；200、铁芯单元；210、铁芯本体；211、第一齿部；212、第二齿部；213、第一安装段；214、第二安装段；215、第三安装段；216、第二通孔；220、第一线圈；230、第二线圈；240、锁止件；250、第一绝缘骨架；260、第二绝缘骨架。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在一个实施例中，提供了一种电机，包括转子及无轭双绕组定子10，转子设有间隔设置的第一轭部及第二轭部，第一轭部靠近第二轭部的一侧设有第一永磁体以配合形成外转子结构，第二轭部靠近第一轭部的一侧设有第二永磁体以配合形成内转子结构，无轭双绕组定子10对应间隔设置于外转子结构与内转子结构之间。如此，转子和无轭双绕组定子10能够布置在同一个腔室内，使得电机的体积减小，实现电机(或曳引机)的薄型化。

具体到本实施例中，第一永磁体采用表贴式结构贴在第一轭部的表面，第二永磁体采用表贴式结构贴在第二轭部的表面，转子的外表面可以作为曳引机的制动面。

如图1、图2及图3所示，在一个实施例中，提供了一种无轭双绕组定子10，包括安装本体100及铁芯单元200。其中，铁芯单元200至少为两个，各个铁芯单元200绕安装本体100的轴线方向设置，各个铁芯单元200均包括铁芯本体210、第一线圈220及第二线圈230，铁芯本体210沿安装本体100的径向方向设置并固定于安装本体100上，铁芯本体210的两端分别设有第一齿部211及第二齿部212，各个第一齿部211配合形成外定子，各个第二齿部212配合形成内定子，第一线圈220及第二线圈230间隔绕设于铁芯本体210上。

上述实施例中的无轭双绕组定子10，使用时，将无轭双绕组定子10与转子对应装配形成电机，使得外转子结构正对外定子，内转子结构正对内定子，且第一线圈220与第二线圈230共用一个磁回路，保证电机能够提供平稳的转矩，提高了电机的可靠性及稳定性。并且，第一线圈220与第二线圈230间隔设置以实现物理隔离，使得第一线圈220及第二线圈230装配的容错能力增加，极大的降低了电机因第一线圈220或第二线圈230故障而导致的停机风险。另外，各个铁芯单元200绕安装本体100的轴线方向设置并均能够独立安装在安装本体100上，一方面，节约了电磁空间，提升了电机的输出转矩，另一方面，相邻两个的铁芯单元200之间的间距可控，降低电机输出转矩脉动，保证电机的输出转矩更加稳定，提高了电机的可靠性及稳定性。

其中，安装本体100可以为圆形基座、圆形安装板、环形基座、环形安装板或其他安装结构。铁芯单元200的数量均可以根据实际使用的需要进行灵活调整。具体到本实施例中，第一齿部211及第二齿部212均采用直齿结构。第一线圈220的绕制方式与第二线圈230的绕制方式相同

如图1、图2及图3所示，进一步地，铁芯本体210包括依次设置的第一安装段213、第二安装段214及第三安装段215，第一线圈220绕设与第一安装段213，第二线圈230绕设于第三安装段215，无轭双绕组定子10还包括锁止件240，锁止件240用于将第二安装段214与安装本体100锁止连接。如此，锁止件240能够铁芯单元200稳定、可靠的安装在安装本体100上，避免铁芯本体210相对于安装本体100发生移动，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。具体到本实施例中，第一齿部211、第一安装段213、第二安装段214、第三安装段215及第二齿部212依次设置并一体成型。

其中，锁止件240可以为卡箍、锁扣、螺栓或其他锁止结构。锁止件240的数量可以根据实际使用的需要进行灵活调整。具体到本实施例中，锁止件240的数量与铁芯本体210的数量相同，且各个锁止件240与各个第二安装段214一一对应设置。

如图1及图3所示，可选地，安装本体100设有第一环形凸起110，第一环形凸起110设有第一通孔111，第二安装段214设有与第一通孔111对应设置的第二通孔216，锁止件240设置为螺栓，螺栓穿过第一通孔111及第二通孔216并将第二安装段214与第一环形凸起110锁止连接。如此，螺栓能够限制铁芯本体210相对于安装本体100沿安装本体100的轴线方向移动，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。另外，第一环形凸起110能够对铁芯本体210起支撑作用，使得第一安装段213与第三安装段215均与安装本体100间隔设置，避免第一安装段213上的第一线圈220与安装本体100发生干涉、及第三安装段215上的第二线圈230与安装本体100发生干涉，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。具体到本实施例中，第一通孔111的数量与第二通孔216的数量相同，且各个第一通孔111与第二通孔216一一对应设置。

如图2及图3所示，可选地，第一线圈220与第二线圈230以第二通孔216为中心镜像分布。如此，电机内的磁场分布更加均匀，保证电机能够提供更加平稳的输出转矩。

如图1、图2及图3所示，在一个实施例中，无轭双绕组定子10还包括第一绝缘骨架250及第二绝缘骨架260，第一绝缘骨架250设置于第一安装段213与第一线圈220之间以进行隔离绝缘，第二绝缘骨架260设置于第三安装段215与第二线圈230之间以进行隔离绝缘。如此，避免第一安装段213与第一线圈220之间、及第三安装段215与第二线圈230之间发生干涉，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。

如图2及图3所示，可选地，第一齿部211的宽度及第二安装段214的宽度均大于第一安装段213的宽度，且沿安装本体100的径向方向，第一安装段213的长度与第一绝缘骨架250的长度相适配；第二齿部212的宽度及第二安装段214的宽度均大于第三安装段215的宽度，且沿安装本体100的径向方向，第三安装段215的长度与第二绝缘骨架260的长度相适配。如此，第一绝缘骨架250的两侧能够与第一齿部211及第二安装段214一一对应抵触配合，第二绝缘骨架260的两侧能够与第二齿部212及第二安装段214一一对应抵触配合，保证第一线圈220及第二线圈230相对于铁芯本体210的位置保持固定，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。

如图1、图2及图3所示，在一个实施例中，可选地，安装本体100设有沿安装本体100的径向方向间隔设置的第一限位部121及第二限位部131，第一限位部121用于与第一齿部211限位配合，第二限位部131用于与第二齿部212限位配合。如此，第一限位部121与第二限位部131能够配合限制铁芯本体210相对于安装本体100沿安装本体100的径向方向移动，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。

其中，第一限位部121及第二限位部131均可以为限位槽、限位块、限位板或其他限位机构。

具体地，第一限位部121设置为第一卡槽，第一卡槽用于与第一齿部211卡接配合，第二限位部131设置为第二卡槽，第二卡槽用于与第二齿部212卡接配合。如此，第一齿部211能够快速的卡入第一卡槽内，第二齿部212能够快速的卡入第二卡槽内，提高了无轭双绕组定子10装配的便利性及装配效率。具体到本实施例中，第一卡槽的数量与第一齿部211的数量相同，各个第一卡槽与各个第一齿部211对应设置。第二卡槽的数量与第二齿部212的数量相同，各个第二卡槽与各个第二齿部212对应设置。

如图1及图2所示，可选地，安装本体100还设有间隔设置第二环形凸起120及第三环形凸起130，第一卡槽设置于第二环形凸起120远离安装本体100的一侧，第二环形凸起120用于与第一绝缘骨架250抵触配合，第二卡槽设置于第三环形凸起130远离安装本体100的一侧，第三环形凸起130用于与第二绝缘骨架260抵触配合。如此，通过第二环形凸起120与第一绝缘骨架250的抵触配合、及第三环形凸起130与第二绝缘骨架260的抵触配合，使得铁芯单元200能够快速、准确的安装在安装本体100的对应设置，提高了无轭双绕组定子10装配的便利性及装配效率。

具体到本实施例中，沿安装本体100的径向方向，第一环形凸起110的两侧与第一绝缘骨架250及第二绝缘骨架260一一对应抵触配合。如此，第二环形凸起120与第一环形凸起110能够配合对第一绝缘骨架250进行限位，第三环形凸起130与第一环形凸起110能够配合对第二绝缘骨架260进行限位，保证铁芯单元200不会相对于安装本体100发生移动，提高了无轭双绕组定子10的可靠性。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

还应当理解的是，在解释元件的连接关系或位置关系时，尽管没有明确描述，但连接关系和位置关系解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。