一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机制造技术

本发明专利技术公开一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，涉及电机技术领域，转子背铁外壳体、定子绕组架体、转子背铁内壳体和驱动控制模块由外至内依次套设安装于定子支撑轴上，永磁体固定于转子背铁外壳体的内壁上，定子支撑轴上部安装有法兰，转子背铁外壳体的上端与法兰的上端卡接，转子背铁外壳体的下端与定子支撑轴转动连接，转子背铁内壳体的上端与法兰的下端固定连接，转子背铁内壳体与定子支撑轴转动连接，定子绕组架体的上端与法兰转动连接，定子绕组架体的下端与定子支撑轴固定连接。该电机的内外转子实现同步旋转，内外转子之间的定子便于固定，结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高，提高功率密度。

A high power density and high efficiency dual three dimensional air gap permanent magnet motor

The invention discloses a high power density and high efficiency double three-dimensional air gap permanent magnet motor, which relates to the technical field of motor. The rotor back iron shell, stator winding frame, inner shell of rotor back iron and drive control module are successively sleeved and installed on the stator support shaft from the outside to the inside, the permanent magnet is fixed on the inner wall of the rotor back iron shell body, the upper part of the stator support shaft is installed with a flange, and the rotor back iron is outside The upper end of the shell is clamped with the upper end of the flange, the lower end of the rotor back iron shell is rotationally connected with the stator support shaft, the upper end of the rotor back iron inner shell is fixedly connected with the lower end of the flange, the inner shell of the rotor back iron is rotationally connected with the stator support shaft, the upper end of the stator winding frame is rotationally connected with the flange, and the lower end of the stator winding frame is fixedly connected with the stator support shaft. The internal and external rotors of the motor realize synchronous rotation. The stator between the internal and external rotors is easy to fix, the structure is more compact, the moment of inertia is larger, the torque density is higher, and the power density is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机
本专利技术涉及电机
，特别是涉及一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机。
技术介绍
航天事业在国防建设和国民生产中发挥着无可替代的作用，近年来随着微纳卫星、皮卫星、敏捷小卫星等微小型航天器的发展，对高功率密度、超低功耗、微小型化的执行机构的需求越来越迫切，电机作为姿控飞轮系统的核心部件，其性能直接影响姿控飞轮系统的精度、响应速度和稳定性。航天器的特殊工作环境决定了其对电机的功率密度、效率、环境适应性等有着严苛的要求。现有对永磁电机的研究主要包括径向磁通永磁电机和轴向磁通永磁电机两类，径向磁通电机因其结构简单、易于进行电磁场分析，应用较为普遍。轴向磁通电机的结构复杂，但因其结构紧凑、散热好和较高的转矩密度，适用于对空间大小有所限定、性能要求较高的场合。现有技术中，对复合磁通结构电机的研究越来越广泛。但现有技术对外转子结构的封闭气隙型复合结构电机的研究很少，特别在外转子结构、封闭型、三维气隙、复合磁通结构电机的情况下，内外转子之间的同步旋转很难实现。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，内外转子实现同步旋转，内外转子之间的定子便于固定，结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高，提高功率密度，除了适用于姿态控制飞轮系统外，还适用于其他高功率密度电机需求的领域。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，包括转子背铁外壳体、转子背铁内壳体、定子绕组架体、永磁体、定子支撑轴和驱动控制模块，所述转子背铁外壳体、所述定子绕组架体、所述转子背铁内壳体和所述驱动控制模块由外至内依次套设安装于所述定子支撑轴上，所述永磁体固定于所述转子背铁外壳体的内壁上，所述定子绕组架体的两侧均留有气隙，所述定子支撑轴上部安装有法兰，所述法兰与所述定子支撑轴间隙配合，所述转子背铁外壳体的上端与所述法兰的上端卡接，所述转子背铁外壳体的下端与所述定子支撑轴转动连接，所述转子背铁内壳体的上端与所述法兰的下端固定连接，所述转子背铁内壳体与所述定子支撑轴转动连接，所述定子绕组架体的上端与所述法兰转动连接，所述定子绕组架体的下端与所述定子支撑轴固定连接。优选地，所述转子背铁外壳体包括由上至下依次连接的上部外转子背铁、中部外转子背铁和下部外转子背铁，所述上部外转子背铁上端与所述法兰的上端卡接，所述下部外转子背铁与所述定子支撑轴之间通过第一轴承形成转动连接。优选地，所述上部外转子背铁的外侧形成第一边沿，通过螺钉将所述第一边沿与所述中部外转子背铁的上端进行固定，所述第一边沿的内侧设置有一个环形挡圈；所述下部外转子背铁的外侧形成第二边沿，通过螺钉将所述第二边沿与所述中部外转子背铁的下端进行固定。优选地，所述永磁体包括上部永磁体、中部永磁体和下部永磁体，所述上部永磁体贴设于所述上部外转子背铁的内壁上，所述中部永磁体贴设于所述中部外转子背铁的内壁上，所述下部永磁体贴设于所述下部外转子背铁的内壁上。优选地，所述转子背铁内壳体包括由上至下依次连接的上部内转子背铁、中部内转子背铁和下部内转子背铁，所述上部内转子背铁的上端与所述法兰的下端固定连接，所述上部内转子背铁上端与所述定子支撑轴之间通过第二轴承形成转动连接，所述下部内转子背铁下端与所述定子支撑轴之间通过第三轴承形成转动连接。优选地，所述中部内转子背铁为圆筒形，所述中部内转子背铁的内侧壁上沿周向设置有多个竖直凸起，所述竖直凸起中设置有螺纹通孔，通过螺钉使得所述上部内转子背铁与所述竖直凸起形成固定连接，通过螺钉使得所述下部内转子背铁与所述竖直凸起形成固定连接。优选地，所述定子绕组架体包括由上至下依次连接的上部定子绕组、中部定子绕组和下部定子绕组，所述上部定子绕组上端与所述法兰之间通过第四轴承形成转动连接，所述下部定子绕组下端与所述定子支撑轴固定连接。优选地，所述法兰包括由上至下依次连接的方形中空轴、圆形中空轴、第一轴肩和连接板，所述第四轴承固定套设于所述圆形中空轴外，所述第一轴肩实现对所述第四轴承的轴向限位，所述上部外转子背铁上端中部设置有方形孔，所述方形孔与所述方形中空轴过渡配合，所述连接板通过螺钉与所述上部内转子背铁固定连接。优选地，所述驱动控制模块包括多个驱动控制板，多个所述驱动控制板由上至下依次固定于所述定子支撑轴上。优选地，所述定子支撑轴底部沿轴向方向开设有走线槽，所述驱动控制板、所述上部定子绕组、所述中部定子绕组和所述下部定子绕组的导线均由所述走线槽引出至所述转子背铁外壳体外部。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，转子背铁外壳体、定子绕组架体、转子背铁内壳体和驱动控制模块由外至内依次套设安装于定子支撑轴上，由此使得结构更为紧凑，转动惯量更大，转矩密度更高；定子支撑轴上部安装有法兰，法兰与定子支撑轴间隙配合，转子背铁外壳体的上端与法兰的上端卡接，转子背铁外壳体的下端与定子支撑轴转动连接，转子背铁内壳体的上端与法兰的下端固定连接，转子背铁内壳体与定子支撑轴转动连接，定子绕组架体的上端与法兰转动连接，定子绕组架体的下端与定子支撑轴固定连接，由此实现定子绕组架体固定于定子支撑轴上，转子背铁外壳体和转子背铁内壳体之间通过法兰实现连接，使得转子背铁外壳体和转子背铁内壳体能够实现同步旋转，进而解决了内外转子无法同步旋转以及内外转子之间的定子难以固定的问题。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，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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为本专利技术提供的高功率密度高效双三维气隙永磁电机的剖面图；图2为本专利技术提供的高功率密度高效双三维气隙永磁电机的立体剖视图；图3为本专利技术中的定子支撑轴的结构示意图；图4为本专利技术中的法兰的结构示意图；图5为本专利技术中的上部外转子背铁的结构示意图；图6为本专利技术中的下部外转子背铁的结构示意图；图7为本专利技术中的上部永磁体的结构示意图；图8为本专利技术中的中部永磁体的结构示意图；图9为本专利技术中的上部内转子背铁的结构示意图；图10为本专利技术中的中部内转子背铁的结构示意图。附图标记说明：1、定子支撑轴；101、第一主体轴；102、第二主体轴；103、环形凸起；104、走线槽；2、上部外转子背铁；201、第一边沿；202、环形挡圈；203、方形孔；3、中部外转子背铁；4、下部外转子背铁；5、上部永磁体；6、中部永磁体；7、下部永磁体；8、上部定子绕组；9、中部定子绕组；10、下部定子绕组；11、上部内转子背铁；12、中部内转子背铁；1201、竖直凸起；1202、螺纹通孔；13、下部内转子背铁；14、驱动控制板；15、法兰；1501、方形中空轴；1502、圆形中空轴；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，包括转子背铁外壳体、转子背铁内壳体、定子绕组架体、永磁体、定子支撑轴和驱动控制模块，所述转子背铁外壳体、所述定子绕组架体、所述转子背铁内壳体和所述驱动控制模块由外至内依次套设安装于所述定子支撑轴上，所述永磁体固定于所述转子背铁外壳体的内壁上，所述定子绕组架体的两侧均留有气隙，所述定子支撑轴上部安装有法兰，所述法兰与所述定子支撑轴间隙配合，所述转子背铁外壳体的上端与所述法兰的上端卡接，所述转子背铁外壳体的下端与所述定子支撑轴转动连接，所述转子背铁内壳体的上端与所述法兰的下端固定连接，所述转子背铁内壳体与所述定子支撑轴转动连接，所述定子绕组架体的上端与所述法兰转动连接，所述定子绕组架体的下端与所述定子支撑轴固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，包括转子背铁外壳体、转子背铁内壳体、定子绕组架体、永磁体、定子支撑轴和驱动控制模块，所述转子背铁外壳体、所述定子绕组架体、所述转子背铁内壳体和所述驱动控制模块由外至内依次套设安装于所述定子支撑轴上，所述永磁体固定于所述转子背铁外壳体的内壁上，所述定子绕组架体的两侧均留有气隙，所述定子支撑轴上部安装有法兰，所述法兰与所述定子支撑轴间隙配合，所述转子背铁外壳体的上端与所述法兰的上端卡接，所述转子背铁外壳体的下端与所述定子支撑轴转动连接，所述转子背铁内壳体的上端与所述法兰的下端固定连接，所述转子背铁内壳体与所述定子支撑轴转动连接，所述定子绕组架体的上端与所述法兰转动连接，所述定子绕组架体的下端与所述定子支撑轴固定连接。


2.根据权利要求1所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述转子背铁外壳体包括由上至下依次连接的上部外转子背铁、中部外转子背铁和下部外转子背铁，所述上部外转子背铁上端与所述法兰的上端卡接，所述下部外转子背铁与所述定子支撑轴之间通过第一轴承形成转动连接。


3.根据权利要求2所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述上部外转子背铁的外侧形成第一边沿，通过螺钉将所述第一边沿与所述中部外转子背铁的上端进行固定，所述第一边沿的内侧设置有一个环形挡圈；所述下部外转子背铁的外侧形成第二边沿，通过螺钉将所述第二边沿与所述中部外转子背铁的下端进行固定。


4.根据权利要求3所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述永磁体包括上部永磁体、中部永磁体和下部永磁体，所述上部永磁体贴设于所述上部外转子背铁的内壁上，所述中部永磁体贴设于所述中部外转子背铁的内壁上，所述下部永磁体贴设于所述下部外转子背铁的内壁上。


5.根据权利要求4所述的高功率密度高效双三维气隙永磁电机，其特征在于，所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静，付文琪，杨柳，刘向东，陈振，李彬，
申请(专利权)人：北京理工大学，京工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11