一种双转子电机及使用这种电机的风扇、压缩机制造技术

一种双转子电机，其定子铁芯为筒型结构，其内转子磁钢、外转子磁钢、磁轭钢套构成双层筒型结构，并与所述定子铁芯相互套合，使定子铁芯位于内转子磁钢与外转子磁钢之间；每一个内磁钢片与一个外磁钢片正对、且两者的磁极极性相同。筒型定子铁芯上绕有沿圆周分布的至少两相绕组。该结构可减小铁损、铜耗，提高电机性能。该电机可用于风扇、压缩机等产品中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种双转子电机及使用这种电机的风扇、压缩机
本专利技术涉及电机，尤其涉及一种双转子电机及使用这种电机的风扇、压缩机。
技术介绍
现有永磁无刷直流电机，定子开槽，存在齿槽定位力矩，电机绕组端部产生铜耗、定子铁芯产生铁耗、定子三相电流产生电枢反应、定子的三相互感使电机的内阻变大。上述原因制约了电机性能提高。以其中的定子铁芯铁耗为例，如图3所示，传统永磁无刷直流电机中，每一个定子齿内的垂直磁力线401较长，导致定子铁芯产生的铁耗较大。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷，本专利技术要解决现有永磁无刷直流电机由于定子开槽结构而产生的铁耗大等问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种双转子电机，其中在由前端盖、后端盖和机壳构成的中空腔内装有定子和转子，其中，所述定子的定子铁芯为第一端开口的筒型结构，在所述定子铁芯内、外表面绕制有至少两相绕组；所述转子包括一个磁轭钢套，所述磁轭钢套为第二端开口的双层筒型结构，在所述磁轭钢套内层的外表面装有内转子磁钢，在所述磁轭钢套外层的内表面装有外转子磁钢；所述定子铁芯的第一端经所述磁轭钢套的第二端插入其内层与外层之间，使定子铁芯位于内转子磁钢与外转子磁钢之间；所述内转子磁钢和外转子磁钢分别包含磁极数为2P的内磁钢片和外磁钢片，每一个内磁钢片与一个外磁钢片正对、且两者的磁极极性相同，其中P为磁极对数。本专利技术双转子电机优选方案中，所述定子铁芯的第二端安装在定子座上，所述定子座再装于所述后端盖内侧；所述磁轭钢套内层的内表面套装在转子轴上；所述转子轴的第一端通过前轴承装在前端盖上、并从前端盖向外伸出形成电机的输出轴，所述转子轴的第二端通过后轴承装在后端盖上。本专利技术双转子电机优选方案中，所述定子铁芯的两端装有第一绝缘端板和第二绝缘端板；所述第一、第二绝缘端板上均布Z＝2Pm个突起，用于分隔和定位各相绕组，其中Z是电机的虚槽数，m是电机的相数。本专利技术双转子电机优选方案中，所述磁极对数P应满足πD/2P≤40mm，其中D是所述定子铁芯的外径；所述定子铁芯的筒厚H的取值范围为H＝(πD/4P～πD/20P)。本专利技术双转子电机优选方案中，所述电机是相数m＝3的三相永磁电机；其中U、V、W三相绕组在所述定子铁芯的内、外表面平行于所述转子轴绕制，并沿所述定子铁芯的圆周方向平移。其中，所述U、V、W三相绕组中点相联形成Y连接方式，或者，所述U、V、W三相绕组形成三相独立线圈绕组。优选地，所述电机极数可为2P＝12，其中绕组每极每相取4匝，每相48匝。本专利技术双转子电机优选方案中，所述电机是相数m＝2的两相永磁电机，其中A、B两相绕组在所述定子铁芯的内、外表面平行于所述转子轴绕制，并沿所述定子铁芯的圆周方向平移，形成两相独立线圈绕组。本专利技术双转子电机优选方案中，所述定子铁芯由环形硅钢片叠压而成，所述硅钢片的厚度为0.35～0.5mm。本专利技术的电机可用于风扇、压缩机等产品中。其中的风扇包括叶片及驱动电机，所述驱动电机即为本专利技术的双转子电机。其中的压缩机，包括机身、汽缸部分、传动部分，以及与所述传动部分连接的驱动电机，同样，所述驱动电机即为本专利技术的双转子电机。由上述技术方案可以看出，本专利技术的双转子电机中采用斥力磁场的双转子磁钢设计，无槽定子铁芯，保证大部分磁力线垂直进入定子铁芯并产生有效力矩，然后形成与电机旋转方向一致的切向磁场，从而使铁损的性质成为铁芯表面涡流损耗，铁损的数值有大幅下降。本专利技术电机的定子绕组采用环形绕制，绕组端部减小数倍，使端部铜耗大幅减小。本专利技术双转子电机的功率密度大、体积小，空间利用好，体积不变下功率密度增加100％。本专利技术电机环形绕制的三相绕组，可以从原理上平衡三相电流产生的电枢反应，提高了电机的带负载能力。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术一个优选实施例中双转子电机的定子及转子的截面视图；图2是本专利技术图1所示双转子电机的相斥磁场产生的磁力线示意图；图3是传统永磁无刷直流电机的定子及转子磁力线示意图；图4a是绕了U相绕组的定子示意图；图4b是三相绕组展开后的表示其空间关系的示意图；图5是图1中所示定子铁芯的左视结构示意图；图6是针对本专利技术双转子电机的三相独立桥驱动电路；图7是针对本专利技术双转子电机的电势零点检测电路；图8是双转子电机的三相电势波形及电势零点检测信号对应关系图。具体实施方式本专利技术的一个优选实施例如图1、图2及图4所示，该双转子电机的主要部件标号说明：1是后端盖，2是后轴承，3是定子座，4是定子铁芯，5是定子绕组，61是内转子磁钢，62是外转子磁钢，7是磁轭钢套，8是前端盖，9是前轴承，10是转子轴。该双转子电机的定子包括定子座3、定子铁芯4、以及设在定子铁芯4上的三相绕组5；其中的定子铁芯4由环形硅钢片叠压而成，其两端装有第一绝缘端板和第二绝缘端板。从图1中可以看出，筒型定子铁芯4的第二端(左端)安装在定子座3上，构成的定子是一个第一端(右端)开口的筒型结构。该双转子电机的转子包括磁轭钢套7，它是一个第二端(左端)开口的双层筒型结构，在磁轭钢套7内层的外表面装有内转子磁钢61，在磁轭钢套7外层的内表面装有外转子磁钢62。定子铁芯4的第一端经磁轭钢套7的第二端插入其内层与外层之间，使定子铁芯4位于内转子磁钢61与外转子磁钢62之间。在图1的局部剖视图中，内转子磁钢61位于定子铁芯4的下部，外转子磁钢62位于定子铁芯4的上部，内转子磁钢61、外转子磁钢62与定子铁芯4之间有适当的间隙；从这个局部剖视图来看，内转子磁钢61、外转子磁钢62、磁轭钢套7构成一个嵌套结构，并套装在定子铁芯4上。内转子磁钢61、外转子磁钢62、磁轭钢套7构成的转子装在转子轴10上，具体是磁轭钢套7内层的内表面套装在转子轴10上。转子轴10的第二端(左端)通过后轴承2装在后端盖1上，转子轴10的第一端通过前轴承9装在前端盖8上、并从前端盖8向外伸出成为电机的输出轴。本专利技术中提及的“双转子”，就是指上述由内转子磁钢61、外转子磁钢62构成的双层转子结构。如图2所示，定子铁芯4位于内转子磁钢61与外转子磁钢62之间。内转子磁钢61、外转子磁钢62、磁轭钢套7构成的转子是可转动的，而定子铁芯是固定不动的。如图4a所示为绕了U相绕组的示意图，它相当于将图1中所示的定子铁芯4逆时针旋转90度之后再展开的结构示意图，相邻两组线圈绕组之间有两个空格，用于绕制另外的V相绕组、W相绕组。如图4b所示为U、V、W三相绕组展开后的空间关系的示意图，三相绕组沿圆周按120°电角度均匀分布。从图4a可以看出，各相绕组是绕制在定子铁芯4表面的，具体是沿筒型定子铁芯的内、外表面平行于转子轴绕制，每绕制好一个虚槽再跳转至下一个虚槽；定子铁芯4表面无槽，仅在定子铁芯4的上下端部有开槽(具体实施时相邻绕组之间可通过绝缘凸起形成槽形以达到隔开的效果)，用于限定三相绕组的位置。如图5所示，定子铁芯4由环形硅钢片叠压而成；如图4a所示，定子铁芯4上设有第一绝缘端板301、第二绝缘端板302，第一、第二绝缘端板上均布有Z＝2Pm个突起，用于分隔和定位各相绕组，其中Z是电机的虚槽数，m是电机的相数。本专利技术中，内转子和外转子的磁极对数为P，磁极数为2P，筒型定子铁芯沿圆周有Z个虚槽，Z＝2Pm，电机基本参数应满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
PCT国内申请，权利要求书已公开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双转子电机，其中在由前端盖、后端盖和机壳构成的中空腔内装有定子和转子，其特征在于，所述定子的定子铁芯为第一端开口的筒型结构，在所述定子铁芯内、外表面绕制有至少两相绕组；所述转子包括一个磁轭钢套，所述磁轭钢套为第二端开口的双层筒型结构，在所述磁轭钢套内层的外表面装有内转子磁钢，在所述磁轭钢套外层的内表面装有外转子磁钢；所述定子铁芯的第一端经所述磁轭钢套的第二端插入其内层与外层之间，使定子铁芯位于内转子磁钢与外转子磁钢之间；所述内转子磁钢和外转子磁钢分别包含磁极数为2P的内磁钢片和外磁钢片，每一个内磁钢片与一个外磁钢片正对、且两者的磁极极性相同，其中P为磁极对数；所述定子铁芯的第二端安装在定子座上，所述定子座再装于所述后端盖内侧；所述磁轭钢套内层的内表面套装在转子轴上；所述转子轴的第一端通过前轴承装在前端盖上、并从前端盖向外伸出形成电机的输出轴，所述转子轴的第二端通过后轴承装在后端盖上；所述定子铁芯的两端装有第一绝缘端板和第二绝缘端板；所述第一绝缘端板和第二绝缘端板上开设有虚槽，所述定子铁芯表面无槽，定子绕组环形绕制在所述虚槽上；所述第一、第二绝缘端板上均布Z＝2Pm个突起，用于分隔和定位各相绕组，其中Z是电机的虚槽数，m是电机的相数。2.根据权利要求1所述的双转子电机，其特征在于，所述磁极对数P应满足πD/2P≤40mm，其中D...

【专利技术属性】
技术研发人员：漆亚梅，
申请(专利权)人：深圳市配天电机技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44