一种同步电机双层转子结构制造技术

本发明专利技术涉及一种同步电机双层转子结构，包括内定子、外定子、双层转子，所述双层转子包括内层永磁体、外层永磁体、隔磁材料、楔形导磁结构。双层转子安装在内定子与外定子之间，其内外层永磁体之间为隔磁材料，且内层永磁体和外层永磁体均采用Halbach阵列，所述双层转子的两相邻外层永磁体之间设置有楔形导磁结构，所述双层转子的两相邻内层永磁体之间留有空隙。所述双层转子的内外层均采用Halbach永磁体阵列，使永磁体形成的磁通密度向气隙一侧集中，从而提高电机的输出扭矩。外层永磁体之间设置的楔形导磁结构可促使永磁体磁感线在外气隙形成环路，使其最大程度地通过外气隙，提高磁利用率。内层相邻两永磁体之间留出的空隙可改善永磁体的散热条件。

A Double Rotor Structure of Synchronous Motor

【技术实现步骤摘要】
一种同步电机双层转子结构
本专利技术涉及一种电机，特别是一种同步电机双层转子结构。
技术介绍
随着电动汽车的飞速发展，人们对电机功率密度的要求也越来越高。在不增加电机体积和质量的前提下，如何提高电机的输出功率正日益受到人们的关注，传统电机结构往往不能满足要求，双层转子同步电机能够在质量变化不大的情况下，大幅提高电机的输出扭矩进而提高电机的输出功率，越来越受到电机厂商和研究人员的重视。现有技术方案中，双转子电机一般将永磁体表贴在转子铁心上或内嵌在转子铁心里，在考虑了永磁体充磁方向、永磁体安装角度之间的配合这两个问题的基础上，并未在相邻永磁体之间布置导磁结构来进一步改善永磁体产生的磁感线形状，也没有在相邻永磁体间留出空隙以加强永磁体的散热。这就导致永磁体的磁路利用率低，输出扭矩不大，进而限制了电机输出功率。因此，需要设计一种改善结构，使永磁体形成的磁路得以充分利用，还要改善永磁体的散热能力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种同步电机双层转子结构，以解决现有技术中永磁体磁路利用率低、永磁体散热能力较差的问题。本专利技术提供了一种同步电机双层转子结构，其特征在于，包括内定子（12）、外定子（1）、双层转子。所述双层转子包括内层永磁体（8）、外层永磁体（3）、隔磁材料（4）、楔形导磁结构（16）。双层转子安装在内定子（12）与外定子（1）之间，双层转子的内层永磁体（8）和外层永磁体（3）的均采用Halbach永磁体阵列安装，内外层永磁体之间为隔磁区（4），且在双层转子的端部加装有紧箍环（6）。所述双层转子的两个相邻外层永磁体（17）之间安装有楔形导磁结构（16），所述双层转子的两个相邻内层永磁体（8）之间留有空隙（20），所述内定子（12）通过轴承（10）安装在扭矩输出轴（22）上。优选地，所述的楔形导磁结构（16）与空气接触的面可以为平面、弧面或一般性的曲面。优选地，所述的楔形导磁结构（16）在距电机两端面15mm之内的轴向范围内均不高出外层永磁体（3）。优选地，所述的楔形导磁结构（16）高出外层永磁体（3）的最大高度为外气隙（2）厚度的一半。优选地，所述的双层转子的内层永磁体（8）之间留出的空隙（20）为扇形、环形等可使空气与内层永磁体（8）之间具有更大接触面积的形状。本专利技术提供的同步电机双层转子结构的优点是：双层转子的内外层永磁体均采用Halbach阵列布置，可使永磁体形成的磁通密度向气隙一侧集中，提高电机的输出扭矩。外层永磁体之间设置的楔形导磁结构可促使永磁体磁感线在外气隙形成环路，使其最大程度地通过外气隙，提高磁利用率。内层相邻两个永磁体之间留出的空隙可改善永磁体的散热条件。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本专利技术同步电机双层转子结构的轴向剖视图。图2为本专利技术同步电机双层转子结构的径向剖视图。图3为所述双层转子两个相邻外层永磁体及其之间的导磁块的径向剖视图。其中：1为外定子铁心、2为外气隙、3为双层转子的外层Halbach永磁体阵列、4为双层转子两层之间的隔磁区、5为外定子绕组用的轴向斜槽、6为双层转子外层Halbach永磁体阵列的紧箍环，同时和扭矩输出轴一体、7为将紧箍环和双层转子连接在一起的螺钉、8为双层转子的内层Halbach永磁体阵列、9为支撑电机输出轴的轴承、10为支撑内定子铁心的轴承、11为输出轴和内定子之间的散热区、12为内定子铁心、13为内定子绕组用的轴向齿槽、14为内气隙、15为扭矩输出轴、16为双层转子的外层永磁体之间的楔形导磁块、17和18为双层转子的外层两个相邻的永磁体、19为内定子齿部散热水道小孔、20为双层转子的内层永磁体之间的气隙、21为用于连接两段输出轴的周向固定螺栓、22为电机扭矩输出轴。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件用相同的标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。如图1、2所示，本专利技术提供的同步电机双层转子结构包括内定子（12）、外定子（1）、双层转子。所述双层转子包括内层永磁体（8）、外层永磁体（3）、隔磁材料（4）、楔形导磁结构（16）。双层转子安装在内定子（12）与外定子（1）之间，双层转子的内层永磁体（8）和外层永磁体（3）的均采用Halbach永磁体阵列安装，内外层永磁体之间为隔磁区（4）。所述双层转子的两个相邻外层永磁体（17）之间安装有楔形导磁结构（16），所述双层转子的两个相邻内层永磁体（8）之间留有空隙（20），双层转子通过螺钉（7）与其端部的紧箍环（6）相连，且紧箍环（6）与外层永磁体（3）之间采用过盈配合，紧箍环（6）和扭矩输出轴（22）为一体铸造，扭矩输出轴（22）与内部转轴（15）通过周向螺栓（21）连接。当电机运行时，当向内定子绕组和外定子绕组通入交流电时，定转子产生的磁场由于具有对齐的趋势而产生电磁扭矩使转子转动，紧箍环（6）可提供较大向心力以防止永磁材料（3和8）因离心力过大而崩坏，从而提高电机转速上限。双层转子的内外层永磁体（3和8）均采用Halbach阵列布置，可使永磁体（3和8）形成的磁通密度向气隙一侧集中，提高电机的输出扭矩。外层永磁体（3）之间设置的楔形导磁结构（16）可使永磁体产生的磁感线最大程度地通过外气隙（2），减小漏磁，提高磁利用率。内层相邻两个永磁体（8）之间留出的空隙（20）可改善永磁体的散热条件，间接提高电机的输出扭矩。本专利技术一具体实施例中，双层转子的内外层Halbach永磁体（3和8）阵列均采用16块充磁方向各不相同永磁体，使永磁体形成的磁场能够更好地向气隙一侧聚集，而隔磁区（4）采用高导磁材料。本专利技术一具体实施例中，内层永磁体（8）及外层永磁体（3）均采用具有高剩磁和高矫顽力的钐钴材料制成。本专利技术一具体实施例中，双层转子的外层Halbach永磁体阵列的两个相邻永磁体（17）之间布置有如图3所示的楔形导磁块（16），该导磁块与空气接触的部分为平面，可促使永磁体磁感线在外气隙形成环路，使其最大程度地通过外气隙，提高磁利用率。本专利技术一具体实施例中，楔形导磁结构（16）在距电机两端面15mm之内的轴向范围内均不高出外层永磁体（3）。本专利技术一具体实施例中，楔形导磁结构（16）高出外层永磁体（3）的最大高度为外气隙（2）厚度的一半。本专利技术一具体实施例中，内层永磁体（8）之间留出的空隙（20）为扇形。本专利技术一具体实施例中，将紧箍环（6）和双层转子连接在一起的螺钉（7）在周向布置有16个，使其数量和永磁体数量相协调，可使二者之间的连接更加牢固。本专利技术一具体实施例中，将扭矩输出轴（22）与内部转轴（15）连接在一起的螺栓（21）在周向布置16个，使其数量和螺钉（7）的数量相协调，可使扭矩输出轴（22）与内部转轴（15）之间的连接更加牢固。具体装配过程是：先分别将双层转子的内外层Halbach永磁体（3和8）以及楔形导磁块（16）嵌入隔磁材料（4）内，形成双层转子结构，接着，将一侧的扭矩输出轴（22）与内部转轴（15）通过螺栓（21）连接在一起形成单侧输出轴，然后将双层转子的外层永磁体（3）与紧箍环（6）通过过盈配合相连接，再通过轴承（10）将内定子（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步电机双层转子结构，其特征在于，包括内定子（12）、外定子（1）、双层转子，所述双层转子包括内层永磁体（8）、外层永磁体（3）、隔磁材料（4）、楔形导磁结构（16），双层转子安装在内定子（12）与外定子（1）之间，双层转子的内层永磁体（8）和外层永磁体（3）均采用Halbach永磁体阵列安装，内外层永磁体之间为隔磁区（4），且在双层转子的端部加装有紧箍环（6），所述双层转子的两个相邻外层永磁体（17）之间安装有楔形导磁结构（16），所述双层转子的两个相邻内层永磁体（8）之间留有空隙（20），所述内定子（12）通过轴承（10）安装在扭矩输出轴（22）上。

【技术特征摘要】
1.一种同步电机双层转子结构，其特征在于，包括内定子（12）、外定子（1）、双层转子，所述双层转子包括内层永磁体（8）、外层永磁体（3）、隔磁材料（4）、楔形导磁结构（16），双层转子安装在内定子（12）与外定子（1）之间，双层转子的内层永磁体（8）和外层永磁体（3）均采用Halbach永磁体阵列安装，内外层永磁体之间为隔磁区（4），且在双层转子的端部加装有紧箍环（6），所述双层转子的两个相邻外层永磁体（17）之间安装有楔形导磁结构（16），所述双层转子的两个相邻内层永磁体（8）之间留有空隙（20），所述内定子（12）通过轴承（10）安装在扭矩输出轴（22）上。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏文龙，袁靖，唐斯琪，姚进，刘伟，熊志强，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51